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从零开始学数据结构和算法 (四) 哈希表的思想和二叉树入门

发布于: 2021 年 11 月 07 日

特点

  • 数组(顺序表):寻址容易

  • 链表:插入与删除容易

  • 哈希表:寻址容易,插入删除也容易的数据结构

HashTable

  • 哈希表(HashTable, 也叫散列表)


是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。


  • 关键码值(Key value)也可以当成是 key 的 hash 值


这个映射函数叫做散列函数


  • 存放记录的数组叫做散列表

HashTable 例子


  • Key : {14, 19, 5, 7, 21, 1, 13, 0, 18} 散列表: 大小为 13 的数组 a[13]; 散列函数: f(x) = x mod 13;

  • hashtable 需要自定义的内容


散列函数与散列表大小 hash 冲突的解决方案 装填因子:为什么需要这个值?因为数据越接近数组最大值,可能产生冲突的情况就越多

缺点

  • 扩容需要大量的空间和性能

应用

  • 电话号码、字典、点歌系统、QQ、微信的好友等

设计(拉链法)

  • JDK 1.8 以前



  • JDK 1.8 开始


当链表长度超过阈值,就转成红黑树


什么是树


树的概念

节点与树的度

  • 结点拥有的子树数称为结点的度。 度为 0 的结点称为叶子结点或终端结点,度不为 0 的结点称为非终端结点或分支结点。 除根结点以外,分支结点也称为内部结点。 树的度是树内各结点的度的最大值。


层次和深度


森林

树的存储结构

双亲表示法

孩子表示法

双亲孩子表示法

  • 把每个结点的孩子结点排列起来,以单链表作为存储结构, 则 n 个结点有 n 个孩子链表,如果是叶子结点则此单链表为空, 然后 n 个头指针又组成一个线性表,采用顺序存储结构,存放在一个一维数组中


孩子兄弟表示法

  • 孩子兄弟表示法为每个节点设计三个域: 一个数据域,一个该节点的第一个孩子节点域,一个该节点的下一个节点的兄弟指针域


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二叉树

概念

斜树

满二叉树

完全二叉树


定义:


  • 若设二叉树的深度为 h,除第 h 层外,其它各层 (1~h-1) 的结点数都达到最大个数,第 h 层所有的结点都连续集中在最左边,这就是完全二叉树。


完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为 K 的,有 n 个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为 K 的满二叉树中编号从 1 至 n 的结点一一对应时称之为完全二叉树。


  1. 所有的叶结点都出现在第 k 层或 k-l 层(层次最大的两层)

  2. 对任一结点,如果其右子树的最大层次为 L,则其左子树的最大层次为 L 或 L+l。


一棵二叉树至多只有最下面的两层上的结点的度数可以小于 2,并且最下层上的结点都集中在该层最左边的若干位置上,则此二叉树成为完全二叉树,并且最下层上的结点都集中在该层最左边的若干位置上,而在最后一层上,右边的若干结点缺失的二叉树,则此二叉树成为完全二叉树。

二叉树的存储结构

顺序存储

链式存储

二叉树的遍历

前序 ( DLR )

  • 规则是若二叉树为空,则空操作返回,否则先访问跟结点,然后前序遍历左子树,再前序遍历右子树


中序 ( LDR )

  • 规则是若树为空,则空操作返回,否则从根结点开始(注意并不是先访问根结点), 中序遍历根结点的左子树,然后是访问根结点,最后中序遍历右子树


后续 ( LRD )

  • 规则是若树为空,则空操作返回,否则从左到右先叶子后结点的方式遍历访问左右子树,最后是访问根结点


二叉树简单代码实现

public class BinarayTree {


Node<String> root;


public BinarayTree(String data){


root=new Node<>(data,null,null);


}


public void createTree(){


Node<String> nodeB=new Node<String>("B",null,null);


Node<String> nodeC=new Node<String>("C",null,null);


Node<String> nodeD=new Node<String>("D",null,null);


Node<String> nodeE=new Node<String>("E",null,null);


Node<String> nodeF=new Node<String>("F",null,null);

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