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Java数据结构是程序设计中不可或缺的一部分，它们提供了组织和存储数据的有效方式。Java提供了一套丰富的数据结构，包括基本的数组、集合框架以及一些高级数据结构。本文将探讨Java数据结构的核心概念及其应用案例。
基本数据结构
数组
数组是最基本的数据结构，用于存储固定大小的同类型元素。
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
字符串
字符串是字符数组的包装类，提供了丰富的方法来操作文本。
String greeting = "Hello, World!";
集合框架
Java集合框架提供了一套接口和类，用于实现和操作集合类型的数据结构。
List
List是一个有序的集合，可以包含重复的元素。
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Set
Set是一个不允许重复元素的集合。
import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
Set<Integer> set = new HashSet<>();
set.add(1);
set.add(2);
Map
Map存储键值对，每个键只能映射一个值。
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("one", 1);
map.put("two", 2);
高级数据结构
栈（Stack）
栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构。
import java.util.Stack;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(1);
stack.push(2);
队列（Queue）
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。
import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(1);
queue.offer(2);
优先队列（PriorityQueue）
优先队列是一种特殊的队列，元素出队的顺序是根据元素的优先级决定的。
import java.util.PriorityQueue;
PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>();
priorityQueue.offer(5);
priorityQueue.offer(1);
应用案例
使用List实现歌曲播放列表
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class Playlist {
private List<String> songs;
public Playlist() {
this.songs = new ArrayList<>();
}
public void addSong(String song) {
songs.add(song);
}
public void playNext() {
if (!songs.isEmpty()) {
System.out.println("Playing next song: " + songs.remove(0));
}
}
}
使用Map实现电话簿
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
public class PhoneBook {
private Map<String, String> entries;
public PhoneBook() {
this.entries = new HashMap<>();
}
public void addEntry(String name, String phoneNumber) {
entries.put(name, phoneNumber);
}
public String getPhoneNumber(String name) {
return entries.getOrDefault(name, "Not found");
}
}
使用Set去重
import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
public class UniqueElements {
public static int[] getUnique(int[] numbers) {
Set<Integer> uniqueNumbers = new HashSet<>();
for (int number : numbers) {
uniqueNumbers.add(number);
}
return uniqueNumbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();
}
}
结语
Java数据结构是构建高效、可维护程序的基础。从基本的数组到复杂的集合框架，再到高级数据结构，它们在不同的应用场景中发挥着重要作用。掌握这些数据结构的使用和内部原理，能够帮助开发者更好地解决实际问题。
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