Java常用數據結構入門

前言

數據結構是程序設計中的基礎，掌握常用數據結構能幫助你更高效地解決問題。本文面向Java初學者，介紹Java中常用的數據結構及其基本使用方法。

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1. 數組 (Array)

數組是最基礎的數據結構，可以存儲固定大小的同類型元素。

定義與使用：

int[] arr = new int[5]; // 創建長度為5的整型數組
arr[0] = 10; // 賦值
System.out.println(arr[0]); // 輸出第一個元素

特點：

• 長度固定，不能動態擴容
• 訪問速度快，適合存儲和遍歷

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2. ArrayList

ArrayList是Java集合框架中最常用的動態數組實現，可以動態擴容，適合存儲不固定長度的數據。

定義與使用：

import java.util.ArrayList;
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");
System.out.println(list.get(0)); // 輸出 "Java"

常用方法：

• add() 添加元素
• get() 獲取元素
• remove() 移除元素
• size() 獲取長度

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3. LinkedList

LinkedList是鏈表結構，插入和刪除操作效率高，適合頻繁增刪元素的場景。

定義與使用：

import java.util.LinkedList;
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add(1);
linkedList.add(2);
linkedList.remove(0); // 移除第一個元素

特點：

• 插入/刪除快
• 隨機訪問慢

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4. HashMap

HashMap是常用的鍵值對映射結構，用于存儲映射關系。

定義與使用：

import java.util.HashMap;
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Java", 1);
map.put("Python", 2);
System.out.println(map.get("Java")); // 輸出 1

常用方法：

• put() 添加鍵值對
• get() 獲取值
• remove() 移除鍵值對
• containsKey() 判斷是否包含某個鍵

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5. HashSet

HashSet用于存儲不重復的元素集合。

定義與使用：

import java.util.HashSet;
HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
set.add("Java"); // 不會重復添加
System.out.println(set.size()); // 輸出 2

特點：

• 元素不重復
• 無序存儲

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6. 棧 (Stack)

棧是一種后進先出（LIFO）的數據結構，可以用Stack類或Deque接口實現。

定義與使用：

import java.util.Stack;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(1); // 壓棧
stack.push(2);
System.out.println(stack.pop()); // 出棧，輸出2

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7. 隊列 (Queue)

隊列是一種先進先出（FIFO）結構，常用LinkedList或ArrayDeque實現。

定義與使用：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("Java");
queue.offer("Python");
System.out.println(queue.poll()); // 輸出并移除 "Java"

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總結

Java集合框架為我們提供了豐富的數據結構選擇。作為初學者，建議重點掌握上述幾種數據結構的基本用法和特點。多加練習，結合實際場景選擇合適的數據結構，會讓你的編程能力大幅提升。

推薦學習路徑：

1. 了解每種數據結構的特點和適用場景
2. 編寫代碼練習基本操作
3. 閱讀Java官方文檔和相關書籍

參考資料：

• Java官方文檔 - Collections Framework
• 《數據結構與算法Java版》