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android面試題之資料結構篇

1.常見的資料結構介紹

 

https://www.jianshu.com/p/230e6fde9c75(轉)

2.常見的5種併發集合

1、常用的五種併發包

  • ConcurrentHashMap
  • CopyOnWriteArrayList
  • CopyOnWriteArraySet
  • ArrayBlockingQueue
  • LinkedBlockingQueue

2、ConcurrentHashMap

  • 執行緒安全的HashMap的實現
  • 資料結構:一個指定個數的Segment陣列,陣列中的每一個元素Segment相當於一個HashTable(一個HashEntry[])
  • 擴容的話,只需要擴自己的Segment而非整個table擴容
  • key與value均不可以為null,而hashMap可以
  • 向map新增元素
    • 根據key獲取key.hashCode的hash值
    • 根據hash值算出將要插入的Segment
    • 根據hash值與Segment中的HashEntry的容量-1按位與獲取將要插入的HashEntry的index
    • 若HashEntry[index]中的HashEntry連結串列有與插入元素相同的key和hash值,根據onlyIfAbsent決定是否替換舊值
    • 若沒有相同的key和hash,直接返回將新節點插入鏈頭,原來的頭節點設為新節點的next(採用的方式與HashMap一致,都是HashEntry替換的方法)
  • ConcurrentHashMap基於concurrencyLevel劃分出多個Segment來儲存key-value,這樣的話put的時候只鎖住當前的Segment,可以避免put的時候鎖住整個map,從而減少了併發時的阻塞現象
  • 從map中獲取元素
    • 根據key獲取key.hashCode的hash值
    • 根據hash值與找到相應的Segment
    • 根據hash值與Segment中的HashEntry的容量-1按位與獲取HashEntry的index
    • 遍歷整個HashEntry[index]連結串列,找出hash和key與給定引數相等的HashEntry,例如e
      • 如沒找到e,返回null
      • 如找到e,獲取e.value
        • 如果e.value!=null,直接返回
        • 如果e.value==null,則先加鎖,等併發的put操作將value設定成功後,再返回value值
  • 對於get操作而言,基本沒有鎖,只有當找到了e且e.value等於null,有可能是當下的這個HashEntry剛剛被建立,value屬性還沒有設定成功,這時候我們讀到是該HashEntry的value的預設值null,所以這裡加鎖,等待put結束後,返回value值
  • 加鎖情況(分段鎖):
    • put
    • get中找到了hash與key都與指定引數相同的HashEntry,但是value==null的情況
    • remove
    • size():三次嘗試後,還未成功,遍歷所有Segment,分別加鎖(即建立全域性鎖)

 

3、CopyOnWriteArrayList

  • 執行緒安全且在讀操作時無鎖的ArrayList
  • 採用的模式就是"CopyOnWrite"(即寫操作-->包括增加、刪除,使用複製完成)
  • 底層資料結構是一個Object[],初始容量為0,之後每增加一個元素,容量+1,陣列複製一遍
  • 遍歷的只是全域性陣列的一個副本,即使全域性陣列發生了增刪改變化,副本也不會變化,所以不會發生併發異常。但是,可能在遍歷的過程中讀到一些剛剛被刪除的物件
  • 增刪改上鎖、讀不上鎖
  • 讀多寫少且髒資料影響不大的併發情況下,選擇CopyOnWriteArrayList

4、CopyOnWriteArraySet

  • 基於CopyOnWriteArrayList,不新增重複元素

5、ArrayBlockingQueue

  • 基於陣列、先進先出、執行緒安全,可實現指定時間的阻塞讀寫,並且容量可以限制
  • 組成:一個物件陣列+1把鎖ReentrantLock+2個條件Condition
  • 三種入隊對比
    • offer(E e):如果佇列沒滿,立即返回true; 如果佇列滿了,立即返回false-->不阻塞
    • put(E e):如果佇列滿了,一直阻塞,直到陣列不滿了或者執行緒被中斷-->阻塞
    • offer(E e, long timeout, TimeUnit unit):在隊尾插入一個元素,,如果陣列已滿,則進入等待,直到出現以下三種情況:-->阻塞
      • 被喚醒
      • 等待時間超時
      • 當前執行緒被中斷
  • 三種出對對比
    • poll():如果沒有元素,直接返回null;如果有元素,出隊
    • take():如果佇列空了,一直阻塞,直到陣列不為空或者執行緒被中斷-->阻塞
    • poll(long timeout, TimeUnit unit):如果陣列不空,出隊;如果陣列已空且已經超時,返回null;如果陣列已空且時間未超時,則進入等待,直到出現以下三種情況:
      • 被喚醒
      • 等待時間超時
      • 當前執行緒被中斷
  • 需要注意的是,陣列是一個必須指定長度的陣列,在整個過程中,陣列的長度不變,隊頭隨著出入隊操作一直迴圈後移
  • 鎖的形式有公平與非公平兩種
  • 在只有入隊高併發或出隊高併發的情況下,因為運算元組,且不需要擴容,效能很高

6、LinkedBlockingQueue

  • 基於連結串列實現,讀寫各用一把鎖,在高併發讀寫操作都多的情況下,效能優於ArrayBlockingQueue
  • 組成一個連結串列+兩把鎖+兩個條件
  • 預設容量為整數最大值,可以看做沒有容量限制
  • 三種入隊與三種出隊與上邊完全一樣,只是由於LinkedBlockingQueue的的容量無限,在入隊過程中,沒有阻塞等待

3.列舉java的集合以及集合之間的繼承關係?

https://blog.csdn.net/snow_7/article/details/51791112(轉)

4.集合類以及集合框架?

https://blog.csdn.net/u012152619/article/details/42673689(轉)

5.List,Set,Map的區別

https://blog.csdn.net/ABBuggy/article/details/7720666(轉)

6.List和Map的實現方式以及儲存方式

List和Set和Map的實現方式以及儲存方式?

List常用實現方式有:ArrayList和LinkedList
ArrayList 的儲存方式:陣列,查詢快
LinkedList的儲存方式:連結串列,插入,刪除快
Set常用實現方式有:HashSet和TreeSet
HashSet的儲存方式:雜湊碼演算法,加入的物件需要實現hashcode()方法,快速查詢元素
TreeSet的儲存方式:按序存放,想要有序就要實現Comparable介面
附加:
集合框架提供了2個實用類:collections(排序,複製、查詢)和Arrays對陣列進行(排序,複製、查詢)
Map常用實現方式有:HashMap和TreeMap
HashMap的儲存方式:雜湊碼演算法,快速查詢鍵值
TreeMap儲存方式:對鍵按序存放

具體:

1:集合

Collection(單列集合)
List(有序,可重複)
ArrayList
底層資料結構是陣列,查詢快,增刪慢
執行緒不安全,效率高
Vector
底層資料結構是陣列,查詢快,增刪慢
執行緒安全,效率低
LinkedList
底層資料結構是連結串列,查詢慢,增刪快
執行緒不安全,效率高
Set(無序,唯一)
HashSet
底層資料結構是雜湊表。
雜湊表依賴兩個方法:hashCode()和equals()
執行順序:
首先判斷hashCode()值是否相同
是:繼續執行equals(),看其返回值
是true:說明元素重複,不新增
是false:就直接新增到集合
否:就直接新增到集合
最終:
自動生成hashCode()和equals()即可
LinkedHashSet
底層資料結構由連結串列和雜湊表組成。
由連結串列保證元素有序。
由雜湊表保證元素唯一。
TreeSet
底層資料結構是紅黑樹。(是一種自平衡的二叉樹)
如何保證元素唯一性呢
根據比較的返回值是否是0來決定
如何保證元素的排序呢
兩種方式
自然排序(元素具備比較性)
讓元素所屬的類實現Comparable介面
比較器排序(集合具備比較性)
讓集合接收一個Comparator的實現類物件
Map(雙列集合)
A:Map集合的資料結構僅僅針對鍵有效,與值無關。
B:儲存的是鍵值對形式的元素,鍵唯一,值可重複。
HashMap
底層資料結構是雜湊表。執行緒不安全,效率高
雜湊表依賴兩個方法:hashCode()和equals()
執行順序:
首先判斷hashCode()值是否相同
是:繼續執行equals(),看其返回值
是true:說明元素重複,不新增
是false:就直接新增到集合
否:就直接新增到集合
最終:
自動生成hashCode()和equals()即可
LinkedHashMap
底層資料結構由連結串列和雜湊表組成。
由連結串列保證元素有序。
由雜湊表保證元素唯一。
Hashtable
底層資料結構是雜湊表。執行緒安全,效率低
雜湊表依賴兩個方法:hashCode()和equals()
執行順序:
首先判斷hashCode()值是否相同
是:繼續執行equals(),看其返回值
是true:說明元素重複,不新增
是false:就直接新增到集合
否:就直接新增到集合
最終:
自動生成hashCode()和equals()即可
TreeMap
底層資料結構是紅黑樹。(是一種自平衡的二叉樹)
如何保證元素唯一性呢
根據比較的返回值是否是0來決定
如何保證元素的排序呢
兩種方式
自然排序(元素具備比較性)
讓元素所屬的類實現Comparable介面
比較器排序(集合具備比較性)
讓集合接收一個Comparator的實現類物件
2.關於集合選取原則
是否是鍵值物件形式:
是:Map
鍵是否需要排序:
是:TreeMap
否:HashMap
不知道,就使用HashMap。
否:Collection
元素是否唯一:
是:Set
元素是否需要排序:
是:TreeSet
否:HashSet
不知道,就使用HashSet
否:List
要安全嗎:
是:Vector
否:ArrayList或者LinkedList
增刪多:LinkedList
查詢多:ArrayList
不知道,就使用ArrayList
不知道,就使用ArrayList
3:集合的常見方法及遍歷方式
Collection:
add()
remove()
contains()
iterator()
size()
遍歷:
增強for
迭代器
|--List
get()
遍歷:
普通for
|--Set
Map:
put()
remove()
containskey(),containsValue()
keySet()
get()
value()
entrySet()
size()
遍歷:
根據鍵找值

根據鍵值對物件分別找鍵和值

7.ArrayList和LinkedList的區別,以及應用場景

https://www.cnblogs.com/EasonJim/p/7967138.html(轉)

8.陣列和連結串列的區別

陣列靜態分配記憶體,連結串列動態分配記憶體; 
陣列在記憶體中連續,連結串列不連續; 
陣列元素在棧區,連結串列元素在堆區; 
陣列利用下標定位,時間複雜度為O(1),連結串列定位元素時間複雜度O(n); 

陣列插入或刪除元素的時間複雜度O(n),連結串列的時間複雜度O(1)。 

9.二叉樹的深度優先遍歷和廣度優先遍歷的具體實現

https://www.jianshu.com/p/473090b9490d(轉)

10.堆的實現

https://blog.csdn.net/tuke_tuke/article/details/50357939(轉)

11.堆和棧的區別

http://www.cleey.com/blog/single/id/776.html(轉)

12.堆和樹的區別

 

以小根堆為例,堆的特點是雙親結點的關鍵字必然小於等於孩子結點的關鍵字,而兩個孩子結點的關鍵字沒有次序規定
而二叉排序樹中,每個雙親結點的關鍵字均大於左子樹結點的關鍵字,均小於右子樹j結點的關鍵字,也就是說,每個雙親結點的左右孩子的關鍵字有次序關係
這樣,當對兩種樹執行中序遍歷後,二叉排序樹會得到一個有序的序列,而堆不一定。


堆是一種特殊的樹,它每個結點都有一個值,堆的特點是根結點的值最小(或最大),且根結點的兩個子樹也是一個堆。就類似一堆東西一樣,按照由大到小(或由小到大)“堆”起來。


堆是一種邏輯結構,樹是一種儲存結構,兩者是不同層面的東西,就像“中國人"和“成年人”,本來就不矛盾。
heap一詞反映了一種上小下大的金字塔狀特徵。


heap和tree結合,生了個孩子叫treap
中文名叫樹堆。
首先它每個節點有2個值value和weight
其中只看weight的話,滿足heap二叉堆的特性(父親比兒子都小/大),只看value的話,滿足排序二叉樹特性(以左兒子為根的子樹元素都比父親小,右兒子為根的子樹都比父親大)
value是要維護的值,weight是隨機生成的值。由於隨機生成的堆使整棵treap變得平衡(嚴格證明請谷歌百度~),所以treap是一種比較短小精悍的平衡樹的實現~

廢話結束,迴歸題目(莫名押韻)
只要無環無向聯通圖都叫樹,具體就是n個點n-1條無向邊連線且任意兩點聯通的一種拓撲結構
如果我們選定一個節點作為根,那麼這棵樹就是有根樹,遍歷一遍就可以確定所有的父親-兒子的關係了。。。
如果一棵有根樹的每一個結點至多有兩個兒子,那麼這棵樹稱為二叉樹

如果一棵二叉樹的每一個節點都帶著一個值,且父親的值總是比兒子的值要大,我們稱這棵樹為大頂二叉堆,如果是父親比兒子都要小,那就是小頂二叉堆,統稱為二叉堆。(其實一般都把二叉兩個字省略掉,畢竟通常說的堆都是二叉堆,然而堆不止二叉堆)。這一個良好的性質註定了堆可以用來當作優先佇列使用。
優先佇列支援以下操作
1.放一個元素進去
2.總是能取出一個最大的元素出來(大,小的規矩可以通過一個比較函式來定義)

顯然堆就是可以這麼做。

當然啦,之前說過堆不止二叉堆,還有更復雜的二項堆,斐波那契堆,配對堆等等。。。具體可查閱論文or演算法導論

總結,堆是一種特殊的樹。(結尾點題!)


堆的定義:在1到n/2的元素中,有k(i)<=k(2i),k(i)<=k(2i+1)
* 或k(i)>=k(2i),k(i)>=k(2i+1)
* 簡單來說:就是假如將此序列看成一棵完全二叉樹,要使這個無序列表
* 變成堆,則小於等於n/2(最後一個非終端節點就是n/2)的某個節點i的左右子節點均大於此節點
* 即堆的定義k(i)<=k(2i),k(i)<=k(2i+1)