JDK,常見數據結構解讀
一。情有獨鐘
對數據結構情有獨鐘,打算慢慢把jdk裏的實現都讀一遍,發現其中的亮點,持續更新。
二。ArrayList
這應該是我們學習java最早接觸的到的數據結構,眾所周知,數組在申請了內存之後,無法擴展;而數組隊列,是實現了動態擴容的功能,意義上是為動態數組,實際上的數組擴容是不允許在原地址上伸長的,很簡單,因為在你申請的數組空間之後,可能存在別的被申請掉的內存;要實現動態數組,必然是新申請一個更大的連續內存空間,並替換到原來的引用中。
從構造函數,可以清楚看到,elementData,就是這個存儲數據的內存地址。
然後,找到添加的接口,add;在真正賦值之前,會進行grow方法。
可以看到,真正幹活的是這個copyof,找到最後,就是這個方法。
首先這個泛型數組,會先判斷一下如果是Object父類,則直接new Object,如果不是則調用Arrays的接口創建,才去新建一個數組,然後就會去拷貝數組到新的數組,並返回這個被拷貝的數組。
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { @SuppressWarnings("unchecked") T[] copy= ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; }
它的get方法,簡單判斷一下是否大於元素容量,防止內存泄漏的操作。
public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index); }
它的remove方法,是將這個位置之後的所有元素,前移一個位置,並將最後的元素設置為null。
public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; }
它提供的排序接口,設計的是傳入一個比較器,可以自定升序還是降序,最終一個分支使用的是mergeSort。最後還校驗了一下modcount,前後是否相等,如果不相等拋出並發異常,有點CAS的思想。
@Override @SuppressWarnings("unchecked") public void sort(Comparator<? super E> c) { final int expectedModCount = modCount; Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c); if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } modCount++; }
public static void sort(Object[] a) { if (LegacyMergeSort.userRequested) legacyMergeSort(a); else ComparableTimSort.sort(a, 0, a.length, null, 0, 0); }
長度小於7插入排序,反正是個n平方的排序,
private static void mergeSort(Object[] src, Object[] dest, int low, int high, int off) { int length = high - low; // Insertion sort on smallest arrays if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) { for (int i=low; i<high; i++) for (int j=i; j>low && ((Comparable) dest[j-1]).compareTo(dest[j])>0; j--) swap(dest, j, j-1); return; } // Recursively sort halves of dest into src int destLow = low; int destHigh = high; low += off; high += off; int mid = (low + high) >>> 1; mergeSort(dest, src, low, mid, -off); mergeSort(dest, src, mid, high, -off); // If list is already sorted, just copy from src to dest. This is an // optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists. if (((Comparable)src[mid-1]).compareTo(src[mid]) <= 0) { System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length); return; } // Merge sorted halves (now in src) into dest for(int i = destLow, p = low, q = mid; i < destHigh; i++) { if (q >= high || p < mid && ((Comparable)src[p]).compareTo(src[q])<=0) dest[i] = src[p++]; else dest[i] = src[q++]; } }
三。PriorityQueue
優先隊列,讀作優先寫作二叉樹,也叫堆(大頂堆,小頂堆)。
它的實現方法是數組,使用數組做二叉樹,每個元素e[i]的孩子為e[2*i+1],e[2*i+2]。
找到添加元素的方法;比較器為空的時候;它從末尾插入,先找出父親,如果父節點比自己大,則繼續往上,將父節點往下移動,直到找到比它小的位置插入,默認是一個小頂堆。
public boolean offer(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); modCount++; int i = size; if (i >= queue.length) grow(i + 1); size = i + 1; if (i == 0) queue[0] = e; else siftUp(i, e); return true; } private void siftUpComparable(int k, E x) { Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>) x; while (k > 0) { int parent = (k - 1) >>> 1; Object e = queue[parent]; if (key.compareTo((E) e) >= 0) break; queue[k] = e; k = parent; } queue[k] = key; }
彈出操作就是把堆定元素拿走,然後不斷往下找合適的往上移。
public E poll() { if (size == 0) return null; int s = --size; modCount++; E result = (E) queue[0]; E x = (E) queue[s]; queue[s] = null; if (s != 0) siftDown(0, x); return result; } private void siftDownComparable(int k, E x) { Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>)x; int half = size >>> 1; // loop while a non-leaf while (k < half) { int child = (k << 1) + 1; // assume left child is least Object c = queue[child]; int right = child + 1; if (right < size && ((Comparable<? super E>) c).compareTo((E) queue[right]) > 0) c = queue[child = right]; if (key.compareTo((E) c) <= 0) break; queue[k] = c; k = child; } queue[k] = key; }
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