JAVA零基础小白学习免费教程day13-Collection&数据结构

ゝ一世哀愁。 2023-09-29 18:23 23阅读 0赞

## day13\_JAVAOOP ##

## 课程目标 ##

1. 【理解】集合的体系结构
    2. 【掌握】Collection集合中常用的方法
    3. 【理解】Iterator迭代器
    4. 【掌握】增强for的使用
    5. 【理解】List集合的特点
    6. 【掌握】List集合中特有的方法
    7. 【理解】LinkedList集合的特点
    8. 【理解】LinkedList集合中特有的方法
    9. 【理解】数据结构

## 集合概述 ##

### 什么是集合 ###

> **集合**：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据,并且可以存储任意类型的数据！

*  ###### 集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？ ######
    
     *  数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
     *  数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。
     *  集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致，不能存放基本数据类型

### 集合体系 ###

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合`java.util.Collection`和双列集合`java.util.Map`，今天我们主要学习`Collection`集合

*  **Collection**：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是`java.util.List`和`java.util.Set`。其中，`List`的特点是元素有序、元素可重复。`Set`的特点是元素无序，而且不可重复。`List`接口的主要实现类有`java.util.ArrayList`和`java.util.LinkedList`，`Set`接口的主要实现类有`java.util.HashSet`和`java.util.LinkedHashSet`。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

![在这里插入图片描述][00c5ea772e4047e5b00a039ce0c5b426.png_pic_center]

## Collection集合 ##

### Collection概述 ###

> Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。

### Collection常用方法 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public boolean add(E e)</td> 
   <td>把给定的对象e添加到当前集合中 。E:element 元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public boolean remove(E e)</td> 
   <td>把给定的对象在当前集合中删除e。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public boolean contains(E e)</td> 
   <td>判断当前集合中是否包含给定的对象e。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public boolean isEmpty()</td> 
   <td>判断当前集合是否为空。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public int size()</td> 
   <td>返回集合中元素的个数。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public Object[] toArray()</td> 
   <td>把集合中的元素，存储到数组中。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public void clear()</td> 
   <td>清空集合中所有的元素。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

代码演示

import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collection;
    
    public class Demo1Collection {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建集合对象 
            // 使用多态形式
            Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
            // 使用方法
            // 添加功能  boolean  add(String s)
            coll.add("小李广");
            coll.add("扫地僧");
            coll.add("石破天");
            System.out.println(coll);
    
            // boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
            System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
    
            //boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
            System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
            System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
    
            // size() 集合中有几个元素
            System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
    
            // Object[] toArray()转换成一个Object数组
            Object[] objects = coll.toArray();
            // 遍历数组
            for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
        
                System.out.println(objects[i]);
            }
    
            // void  clear() 清空集合
            coll.clear();
            System.out.println("集合中内容为："+coll);
            
            // boolean  isEmpty()  判断是否为空
            System.out.println(coll.isEmpty());  	
        }
    }

## Iterator迭代器 ##

### 为什么要有Iterator ###

由于Collection集合，是没有索引的。如果我们遍历Collection集合，使用for循环是无法使用的。我们可以借Collection中的toArray方法转换成数组，来遍历集合！这种方式也能实现，但总觉得不太舒服，这时，JDK提供了一个Iterator接口来专门用于遍历集合。

迭代器模式的定义为：提供一种**方法**访问一个容器（container）对象中**各个元素**，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于"公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。

### Iterator概述 ###

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口`java.util.Iterator`。`Iterator`接口也是Java集合中的一员，但它与`Collection`、`Map`接口有所不同，`Collection`接口与`Map`接口主要用于存储元素，而`Iterator`主要用于迭代访问（即遍历）`Collection`中的元素，因此`Iterator`对象也被称为迭代器。

### 什么是迭代 ###

**迭代**：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

### 获取Iterator ###

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作。在Collection集合中，专门提供了一个方法，用来获取Iterator

public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

*  ##### Iterator接口的常用方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public E next()</td> 
   <td>返回迭代的下一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public boolean hasNext()</td> 
   <td>如果仍有元素可以迭代，则返回 true。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 代码演示 ###

public class IteratorDemo {
        
      	public static void main(String[] args) {
        
            // 使用多态方式 创建对象
            Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
            // 添加元素到集合
            coll.add("串串星人");
            coll.add("吐槽星人");
            coll.add("汪星人");
            //遍历
            //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器
            Iterator<String> it = coll.iterator();
            //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
            while(it.hasNext()){
         //判断是否有迭代元素
                String s = it.next();//获取迭代出的元素
                System.out.println(s);
            }
      	}
    }

### 迭代器的实现原理 ###

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

![在这里插入图片描述][c63d4e98b0bf43e28b87aecc0c9c5d7f.png_pic_center]

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

## 增强for ##

### 什么是增强for ###

> 增强for循环(也称for each循环)是**JDK1.5**以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

### 增强for格式 ###

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组的变量名){
         
      	//写操作代码
    }

> 它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

### 增强for遍历数组和集合 ###

*  ##### 遍历数组 #####
    
        public class NBForDemo1 {
              
            public static void main(String[] args) {
              
        		int[] arr = {
              3,5,6,87};
               	//使用增强for遍历数组
        		for(int a : arr){
              //a代表数组中的每个元素
        			System.out.println(a);
        		}        
                //数组的另一种遍历方式（jdk8以上才能使用）
                Arrays.stream(str).forEach(System.out::println);
        	}
        }
 *  ##### 遍历集合 #####
    
        public class NBForDemo2 {
              
            public static void main(String[] args) {
                      
            	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
            	coll.add("小河神");
            	coll.add("老河神");
            	coll.add("神婆");
            	//使用增强for遍历
            	for(String s :coll){
              //接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
            		System.out.println(s);
            	}        
                //集合的另一种遍历方式（jdk8以上才能使用）
                con.forEach(System.out::println);
        	}
        }
    
    > 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

## List集合 ##

### 什么是List集合 ###

`java.util.List`接口继承自`Collection`接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了`List`接口的对象称为List集合。

在List集合中允许出现**重复**的元素，所有的元素是以一种**线性方式**进行存储的，在程序中可以通过**索引**来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

### List集合的特点 ###

*  ###### 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。 ######
 *  ###### 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。 ######
 *  ###### 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。 ######

### List集合常用方法 ###

> List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public void add(int index, E element)</td> 
   <td>将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E get(int index)</td> 
   <td>返回集合中指定位置的元素·。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E remove(int index)</td> 
   <td>移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E set(int index, E element)</td> 
   <td>用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

public class ListDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
    		// 创建List集合对象
        	List<String> list = new ArrayList<String>();    	
        	// 往 尾部添加 指定元素
        	list.add("图图");
        	list.add("小美");
        	list.add("不高兴");
        	System.out.println(list);
            
        	// add(int index,String s) 往指定位置添加
        	list.add(1,"没头脑");
        	
        	System.out.println(list);
        	// String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
        	// 删除索引位置为2的元素 
        	System.out.println("删除索引位置为2的元素");
        	System.out.println(list.remove(2));
        	
        	System.out.println(list);
        	
        	// String set(int index,String s)
        	// 在指定位置 进行 元素替代（改） 
        	// 修改指定位置元素
        	list.set(0, "三毛");
        	System.out.println(list);    	
            //获取集合的元素个数
            int size = list.size();
            System.out.println(size);
    
            //根索引来获取元素 
            // String get(int index)  获取指定位置元素
            String s = list.get(0);
            System.out.println(s);    	
        	// 跟size() 方法一起用  来 遍历的 
        	for(int i = 0;i<list.size();i++){
        
        		System.out.println(list.get(i));
        	}        
        	//还可以使用增强for
        	for (String string : list) {
        
    			System.out.println(string);
    		}  	
    	}
    }

## List集合的实现类 ##

List的实现类特点：
       		ArrayList:
       			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
       			线程不安全，效率高
       		LinkedList:
       			底层数据结构是链表，查询慢，增删快
       			线程不安全，效率高
       		Vector:
       			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
       			线程安全，效率低

### ArrayList集合 ###

ArrayList:
    		底层数据结构是数组，查询快，增删慢
    		线程不安全，效率高

*  ##### ArrayList集合中常用方法 #####
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>方法名</th> 
       <th>说明</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td>public void add(int index, E element)</td> 
       <td>将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>public E get(int index)</td> 
       <td>返回集合中指定位置的元素·。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>public E remove(int index)</td> 
       <td>移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>public E set(int index, E element)</td> 
       <td>用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>public boolean add(E e)</td> 
       <td>将指定的元素添加到此列表的尾部</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>

/ 
       ArrayList 存储自定义对象并遍历
      /
    public class ArrayListDemo2 {
        
    	public static void main(String[] args) {
         
            List<Student> list = new ArrayList<>();
            Student s1 = new Student();
            s1.setId(11);
            s1.setName("小包面");
    
            Student s2 = new Student();
            s2.setId(22);
            s2.setName("小肉丝");
    
            list.add(s1);
            list.add(s2);
            System.out.println(list);
            Iterator<Student> it = list.iterator();
            while (it.hasNext()){
        
                //注意返回的类型为是Student对象
                Student stu = it.next();
                System.out.println(stu.getId());
                System.out.println(stu.getName());
            }
            System.out.println("=====================");
            for (Student s : list){
        
                System.out.println(s.getName()+": "+s.getId());
            }
    
            System.out.println("=====================");
            for(int x = 0; x < list.size(); x++){
        
                Student stu = list.get(x);
                System.out.println(stu.getId()+": "+stu.getName());
            }
    	}
    }

### LinkedList集合 ###

LinkedList:
    	底层数据结构是链表，查询慢，增删快
    	线程不安全，效率高

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：

#### LinkedList集合常用方法 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public void addFirst(E e)</td> 
   <td>将指定元素插入此列表的开头。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public void addLast(E e)</td> 
   <td>将指定元素添加到此列表的结尾。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E getFirst()</td> 
   <td>返回此列表的第一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E getLast()</td> 
   <td>返回此列表的最后一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E removeFirst()</td> 
   <td>移除并返回此列表的第一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E removeLast()</td> 
   <td>移除并返回此列表的最后一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public E pop()</td> 
   <td>从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public void push(E e)</td> 
   <td>将元素推入此列表所表示的堆栈。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public boolean isEmpty()</td> 
   <td>如果列表不包含元素，则返回true。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。

#### LinkedList常用方法演示 ####

/*
     * LinkedList的特有功能：
     * 		A:添加功能
     * 			public void addFirst(Object e)
     * 			public void addLast(Object e)
     * 		B:获取功能
     * 			public Object getFirst()
     * 			public Obejct getLast()
     * 		C:删除功能
     * 			public Object removeFirst()
     * 			public Object removeLast()
     */
    public class LinkedListDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
            // 添加元素
    		link.add("hello");
    		link.add("world");
    		link.add("java");        
            //添加元素
            link.addFirst("abc1");
            link.addFirst("abc2");
            link.addFirst("abc3");
            System.out.println(link);        
            // 获取元素
            System.out.println(link.getFirst());
            System.out.println(link.getLast());        
            // 删除元素
            System.out.println(link.removeFirst());
            System.out.println(link.removeLast());
            while (!link.isEmpty()) {
         //判断集合是否为空
                System.out.println(link.pop()); 
            }
            System.out.println(link);
        }
    }

### Vector集合 ###

Vector:
       			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
       			线程安全，效率低

/*
     * Vector：
       vector是list的实现类，list中所有方法vector都可以使用，这里就介绍vector特有方法
     * 1：添加功能
     * 		public void addElement(Object obj)		--	add()
     * 2：获取功能
     * 		public Object elementAt(int index)		--  get()
     * 		public Enumeration elements()			--	Iterator iterator()
     * 				boolean hasMoreElements()		--		hasNext()
     * 				Object nextElement()				--	next()
    */
    public class VectorDemo {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		// 创建集合对象
    		Vector v = new Vector();
    		// 添加功能
    		v.addElement("hello");
    		v.addElement("world");
    		v.addElement("java");
    		// 遍历
    		for (int x = 0; x < v.size(); x++) {
        
    			String s = (String) v.elementAt(x);
    			System.out.println(s);
    		}
    		System.out.println("------------------");
    		//了解
    		Enumeration en = v.elements(); // 返回的是实现类的对象
    		while (en.hasMoreElements()) {
        
    			String s = (String) en.nextElement();
    			System.out.println(s);
    		}
    	}
    }

### list集合的总结 ###

List的子类特点：
       		ArrayList:
       			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
       			线程不安全，效率高
       		LinkedList:
       			底层数据结构是链表，查询慢，增删快
       			线程不安全，效率高
       		Vector:
       			底层数据结构是数组，查询快，增删慢
       			线程安全，效率低
     
     list集合特点：有序可重复
     
     今后我们如何选择list的三个子类？
    	如果你想查询快：选ArrayListVector
    	如果你想增删快：选LinkedList
    	如果你想要效率高：选ArrayList，LinkedList
    	如果你想要效率低：选Vector
    	如果你想要线程安全：选Vector
    	如果你想要线程不安全：选ArrayList，LinkedList
    	
    以上都是分业务情况来决定你要用哪一个集合。如果你实在不知道该如何选择，你就选译：ArrayList

## 数据结构 ##

### 数据结构有什么用 ###

当你用着java里面的容器类很爽的时候，你有没有想过，怎么ArrayList就像一个无限扩充的数组，也好像链表之类的。好用吗？好用，这就是数据结构的用处，只不过你在不知不觉中使用了。

现实世界的存储，我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点，想想如果Google的数据用的是数组的存储，我们还能方便地查询到所需要的数据吗？而算法，在这么多的数据中如何做到最快的插入，查找，删除，也是在追求更快。

我们java是面向对象的语言，就好似自动档轿车，C语言好似手动档吉普。数据结构呢？是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子从 A点 开到 B点，而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事，和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能造车。当然了，数据结构内容比较多，细细的学起来也是相对费功夫的，不可能达到一蹴而就。我们将常见的数据结构：堆栈、队列、数组、链表和红黑树 这几种给大家介绍一下，作为数据结构的入门，了解一下它们的特点即可。

![在这里插入图片描述][179d2da58ca5463ab8d877ac88401a9a.png_pic_center]

### 常见的数据结构 ###

> 数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下：

#### 栈 ####

> **栈**：**stack**,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

*  ###### 栈的特点 ######
    
     *  先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
     *  栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。  
        ![在这里插入图片描述][1695c89ab27f417dbd4f2443ce542fa6.png_pic_center]
 *  ###### 栈的名词 ######
    
     *  **压栈**：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
     *  **弹栈**：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

#### 队列 ####

> **队列**：**queue**,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。

*  ###### 队列的特点 ######
    
     *  先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
     *  队列的入口、出口各占一侧。。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

![在这里插入图片描述][ca50be9002e74eb2867245e36161a259.bmp_pic_center]

#### 数组 ####

数组特点：查询快 ， 增删慢

*  ###### 数组的特点 ######
    
     *  查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

![在这里插入图片描述][e29a9aa1d8034280b7fc0086966eacdc.png_pic_center]

*  增删元素慢
    
     *  **指定索引位置增加元素**：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置
     *  \*\*指定索引位置删除元素：\*\*需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。  
        ![在这里插入图片描述][9aef6fd36444434ba0b7e3743874d969.png_pic_center]

#### 链表 ####

链表特点：查询慢 ， 增删快

> **链表**:**linked list**,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时i动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是**单向链表**。

*  ###### 单向链表数据格式 ######

![在这里插入图片描述][bdb97ac3e0a4401bb7edbaf218cfd831.png_pic_center]

*  ###### 链表的特点 ######
    
    多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

![在这里插入图片描述][5772a41baedc4f20a8b2ed9c0a25c615.png_pic_center]

#### 红黑树 ####

*  ##### **二叉搜索树**：**binary tree** ,是每个结点不超过2的有序**树（tree）** #####
    
    > 简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。
    > 
    > 二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。

![在这里插入图片描述][d04f30a2585440cdb71fe056e2776388.png_pic_center]

**查找**某一个节点，我们必须从根节点查找。

1、查找的值比当前节点大，则搜索右子树  
2、查找的值比当前节点小，则搜索左子树  
3、查找的值等于当前值，停止搜索  
4、查找最小值先找根节点的左边查询,一直找到左节点的节点,反之查找最大值从根节点右边查询一直到右节点的节点

**插入**某一个节点，我们必须从根节点查找。

插入的值要从根节点开始比较，小于根节点，在左子树比较。大于根节点，在右子树比较

**插入**某一个节点，根据根节点比较，找到该节点的位置直接删除，之后的其他节点再挂上去

*  ##### 红黑树 #####
    
    > 二叉树的一种比较有意思的叫做**红黑树**(红黑树是一种自平衡的二叉树)，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。

![在这里插入图片描述][8983de48979d48ec8879a7e18b2f10fa.png_pic_center]

*  ###### 红黑树的约束 ######
    
     *  节点可以是红色的或者黑色的
     *  根节点是黑色的
     *  叶子节点(特指空节点)是黑色的
     *  每个红色节点的子节点都是黑色的
        
         *  任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同
 *  红黑树的三个操作
    
     *  左旋
     *  右旋
     *  变色

![在这里插入图片描述][143d2c4faea94ba9bed718f79ba3c807.png_pic_center]

*  ###### 红黑树的特点 ######
    
     *  速度特别快,趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍
     *  当我们查找和插入，删除数据相对频繁的时候效率（给二叉树一样）

插入的值要从根节点开始比较，小于根节点，在左子树比较。大于根节点，在右子树比较

**插入**某一个节点，根据根节点比较，找到该节点的位置直接删除，之后的其他节点再挂上去

*  ##### 红黑树 #####
    
    > 二叉树的一种比较有意思的叫做**红黑树**(红黑树是一种自平衡的二叉树)，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。
 *  ###### 红黑树的约束 ######
    
     *  节点可以是红色的或者黑色的
     *  根节点是黑色的
     *  叶子节点(特指空节点)是黑色的
     *  每个红色节点的子节点都是黑色的
        
         *  任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同
 *  红黑树的三个操作
    
     *  左旋
     *  右旋
     *  变色

![在这里插入图片描述][d6e76a129bf64acc997c2edec7119566.png_pic_center]

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