Java 数据结构学习笔记

1. 栈（Stack）

栈是一种先入后出（FILO）的数据结构，它只允许在栈顶进行插入和删除操作。Java 中需要使用 java.util.Stack 类来实现栈的功能。

示例代码：

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import java.util.Stack;

public class StackExample {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        System.out.println("栈中元素为：" + stack);
        System.out.println("栈顶元素为：" + stack.peek());
        System.out.println("弹出栈顶元素：" + stack.pop());
        System.out.println("栈中元素为：" + stack);
    }
}

示例输出：

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栈中元素为：[1, 2, 3]
栈顶元素为：3
弹出栈顶元素：3
栈中元素为：[1, 2]

2. 队列（Queue）

队列是一种先入先出（FIFO）的数据结构，它允许在队尾插入元素，在队头删除元素。Java 中需要使用 java.util.Queue 接口来实现队列的功能。

示例代码：

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import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer("A");
        queue.offer("B");
        queue.offer("C");
        System.out.println("队列中元素为：" + queue);
        System.out.println("队头元素为：" + queue.peek());
        System.out.println("弹出队头元素：" + queue.poll());
        System.out.println("队列中元素为：" + queue);
    }
}

示例输出：

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队列中元素为：[A, B, C]
队头元素为：A
弹出队头元素：A
队列中元素为：[B, C]

3. 链表（LinkedList）

链表是一种动态数据结构，它可以实现快速插入和删除操作。Java 中需要使用 java.util.LinkedList 类来实现链表的功能。

示例代码：

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import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("A");
        linkedList.add("B");
        linkedList.add("C");
        System.out.println("链表中元素为：" + linkedList);
        linkedList.addFirst("D");
        linkedList.addLast("E");
        System.out.println("在链表头部插入元素后，链表中元素为：" + linkedList);
        linkedList.removeFirst();
        linkedList.removeLast();
        System.out.println("删除链表头部和尾部元素后，链表中元素为：" + linkedList);
    }
}

示例输出：

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链表中元素为：[A, B, C]
在链表头部插入元素后，链表中元素为：[D, A, B, C, E]
删除链表头部和尾部元素后，链表中元素为：[A, B, C]

4. 树（Tree）

树是一种非线性的数据结构，它由若干个节点组成，节点之间存在父子关系。Java 中需要使用 java.util.TreeMap 和 java.util.TreeSet 来实现树的功能。

示例代码：

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import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
        treeMap.put("A", 1);
        treeMap.put("B", 2);
        treeMap.put("C", 3);
        System.out.println("树中元素为：" + treeMap);
        System.out.println("树中最小的键为：" + treeMap.firstKey());
        System.out.println("树中最大的键为：" + treeMap.lastKey());
        System.out.println("移除键为 B 的元素后，树中元素为：" + treeMap.remove("B"));
        System.out.println("现在树中元素为：" + treeMap);
    }
}

示例输出：

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树中元素为：{A=1, B=2, C=3}
树中最小的键为：A
树中最大的键为：C
移除键为 B 的元素后，树中元素为：2
现在树中元素为：{A=1, C=3}

这些简单的源码示例演示了 Java 中一些常见的数据结构的实现方式。在实际开发中，自己实现这些数据结构是非常具有挑战性和学习价值的。