数据机构java案例
一、数组（Array）与集合（Collection）的转换
1. 数组 → 集合
• 固定大小 List（不可增删）：
Integer[] arr = {1, 2, 3};
List<Integer> list = Arrays.asList(arr); // 注意：list 是 Arrays 内部类，不能增删元素
• 可变 List（推荐）：
List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr)); // 可增删
• 基本类型数组（需手动转换）：
int[] arr = {1, 2, 3};
List<Integer> list = Arrays.stream(arr).boxed().collect(Collectors.toList()); // Java 8+
2. 集合 → 数组
• List → 数组：
List<Integer> list = new ArrayList<>();
Integer[] arr = list.toArray(new Integer[0]); // 推荐写法
• List → 基本类型数组：
List<Integer> list = new ArrayList<>();
int[] arr = list.stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray(); // Java 8+
二、常用数据结构核心操作
1. 数组（Array）
• 初始化：
int[] arr1 = new int[5]; // 全默认值 0
int[] arr2 = {1, 2, 3}; // 直接赋值
int[][] matrix = new int[3][3]; // 二维数组
• 工具方法（java.util.Arrays）：
Arrays.sort(arr); // 排序（可自定义 Comparator）
Arrays.fill(arr, 0); // 填充值
int[] copy = Arrays.copyOf(arr, arr.length); // 复制数组
boolean equal = Arrays.equals(arr1, arr2); // 比较数组内容
2. 动态数组（ArrayList）
• 核心操作：
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1); // 添加元素 O(1)
list.add(0, 10); // 在索引 0 插入（O(n)）
list.remove(list.size() - 1); // 删除末尾元素 O(1)
list.get(0); // 访问元素 O(1)
list.set(0, 100); // 修改元素 O(1)
3. 哈希表（HashMap）
• 核心操作：
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("key", 1); // 插入/更新 O(1)
map.get("key"); // 获取值 O(1)
map.containsKey("key"); // 检查键存在 O(1)
map.remove("key"); // 删除键值对 O(1)
// 遍历方式
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
String key = entry.getKey();
int value = entry.getValue();
}
4. 堆（PriorityQueue）
• 核心操作：
// 默认小顶堆（最小值在堆顶）
Queue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>();
// 大顶堆（自定义 Comparator）
Queue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a);
minHeap.offer(3); // 插入元素 O(log n)
minHeap.poll(); // 弹出堆顶元素 O(log n)
minHeap.peek(); // 查看堆顶元素 O(1)
三、高频工具方法与技巧
1. 字符串操作（String）
• 常用方法：
String s = "Hello";
char[] chars = s.toCharArray(); // 转为字符数组
String sub = s.substring(1, 3); // 截取子串 "el"
String[] parts = s.split("e"); // 分割为 ["H", "llo"]
String merged = String.join("-", "a", "b"); // 合并为 "a-b"
• 高效拼接（StringBuilder）：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello").append("World"); // 链式调用
sb.reverse(); // 反转字符串
String result = sb.toString(); // 转为 String
2. 集合工具类（Collections）
• 排序与操作：
List<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.sort(list); // 升序排序
Collections.sort(list, (a, b) -> b - a); // 降序排序
Collections.reverse(list); // 反转列表
Collections.shuffle(list); // 随机打乱
3. 数学工具（Math）
• 常用方法：
int max = Math.max(3, 5); // 5
int abs = Math.abs(-10); // 10
double pow = Math.pow(2, 3); // 8.0
long round = Math.round(3.6); // 4
四、刷题必备模板
1. 双指针（Two Pointers）
• 场景：有序数组去重、两数之和、滑动窗口
int left = 0, right = 0;
while (right < n) {
// 扩展右指针
while (窗口需要收缩) {
// 收缩左指针
left++;
}
right++;
}
2. 二叉树遍历（递归）
• 前序遍历：
void preOrder(TreeNode root) {
if (root == null) return;
System.out.println(root.val); // 处理当前节点
preOrder(root.left);
preOrder(root.right);
}
3. 动态规划（DP）初始化模板
int[] dp = new int[n]; |
五、高频转换操作速查表
| 操作 | 代码示例 |
|---|---|
| 数组 → List | List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr)); |
| List → 数组 | Integer[] arr = list.toArray(new Integer[0]); |
| 字符数组 → String | String s = new String(charArr); |
| String → 字符数组 | char[] chars = s.toCharArray(); |
| Map 的 Key → List | List<K> keys = new ArrayList<>(map.keySet()); |
| Map 的 Value → List | List<V> values = new ArrayList<>(map.values()); |
六、注意事项
- 数组越界：访问
arr[-1]或arr[arr.length]会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。 - 空指针：操作
null对象（如调用list.add(null)后再操作元素）。 - 时间复杂度：
• 避免在循环中嵌套LinkedList的get(index)（O(n) 时间复杂度）。
• 优先使用HashSet或HashMap实现 O(1) 查找。 - 空间优化：若输入数据规模大（如
n > 10^5），避免使用递归（可能导致栈溢出）。
掌握这些内容后，可以快速解决大多数 LeetCode 题目！建议重点练习以下高频题型：
• 数组/字符串：双指针、滑动窗口、子数组问题
• 哈希表：两数之和、子数组和计数
• 链表：反转、环检测、合并链表
• 二叉树：DFS/BFS、路径和
• 动态规划：背包问题、最长子序列
如果需要具体题目的代码模板，可以随时告诉我！
