Android学习总结之数据结构篇

Java 的集合体系

Java 的集合框架主要分为两大接口体系：Collection 和 Map。以下是对这两大体系下常见集合类的介绍：

`Collection` 体系

Collection 是单列集合的根接口，它有三个主要的子接口：List、Set 和 Queue。

List 接口：有序、可重复的集合。
- ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问，查找速度快，但插入和删除操作效率较低。
- LinkedList：基于双向链表实现，插入和删除操作效率高，但随机访问速度较慢。
- Vector：线程安全的动态数组，与 ArrayList 类似，但由于使用了同步机制，性能相对较低。
Set 接口：无序、不可重复的集合。
- HashSet：基于哈希表实现，不保证元素的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
- TreeSet：基于红黑树实现，元素按照自然顺序或指定的比较器顺序排序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (log n)。
- LinkedHashSet：继承自 HashSet，同时使用链表维护元素的插入顺序。
Queue 接口：用于模拟队列数据结构，遵循先进先出（FIFO）原则。
- LinkedList：除了实现 List 接口外，还实现了 Queue 接口，可以作为队列使用。
- PriorityQueue：基于堆实现的优先队列，元素按照优先级排序，出队操作返回优先级最高的元素。

`Map` 体系

Map 是双列集合的根接口，用于存储键值对。

HashMap：基于哈希表实现，不保证键的顺序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (1)。
TreeMap：基于红黑树实现，键按照自然顺序或指定的比较器顺序排序，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O (log n)。
LinkedHashMap：继承自 HashMap，同时使用链表维护键的插入顺序。
Hashtable：线程安全的哈希表，与 HashMap 类似，但由于使用了同步机制，性能相对较低。

`ArrayList` 和 `LinkedList` 的区别

对比项	`ArrayList`	`LinkedList`
数据结构	基于动态数组实现，数组是连续的内存空间。	基于双向链表实现，链表由节点组成，每个节点包含数据和指向前一个节点和后一个节点的引用。
随机访问性能	支持随机访问，通过索引可以直接访问数组中的元素，时间复杂度为 O (1)。	不支持随机访问，需要从头节点或尾节点开始遍历链表，直到找到指定位置的元素，时间复杂度为 O (n)。
插入和删除性能	在数组末尾插入和删除元素的效率较高，时间复杂度为 O (1)；但在数组中间或开头插入和删除元素时，需要移动大量元素，时间复杂度为 O (n)。	插入和删除元素的效率较高，只需要修改相邻节点的引用，时间复杂度为 O (1)；但在指定位置插入和删除元素时，需要先遍历链表找到指定位置，时间复杂度为 O (n)。
内存占用	由于数组是连续的内存空间，可能会存在一定的内存浪费，尤其是在数组扩容时。	每个节点需要额外的引用字段来指向前一个节点和后一个节点，会占用更多的内存空间。
线程安全性	都不是线程安全的集合类。如果需要在多线程环境下使用，可以使用 `Collections.synchronizedList()` 方法将它们转换为线程安全的集合。
适用场景	适用于需要频繁随机访问元素，而插入和删除操作较少的场景。	适用于需要频繁插入和删除元素，而随机访问操作较少的场景。

数组

数组是一种固定大小的数据结构，用来存储相同类型的元素。

// 创建数组
int[] arr = new int[5];
// 赋值
arr[0] = 1;
// 获取元素
int element = arr[0];
// 获取数组长度
int length = arr.length;

集合框架

1. `List`

List 是一个有序的集合，允许重复元素。常见的实现类有 ArrayList 和 LinkedList。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 创建 List
List<String> list = new ArrayList<>();
// 添加元素
list.add("apple");
// 在指定位置添加元素
list.add(1, "banana");
// 获取元素
String fruit = list.get(0);
// 获取元素位置
int index = list.indexOf("apple");
// 删除元素
list.remove(0);
// 获取列表大小
int size = list.size();

2. `Set`

Set 是一个不允许重复元素的集合。常见的实现类有 HashSet、TreeSet。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

// 创建 Set
Set<String> set = new HashSet<>();
// 添加元素
set.add("apple");
// 判断元素是否存在
boolean contains = set.contains("apple");
// 删除元素
set.remove("apple");
// 获取集合大小
int size = set.size();

3. `Map`

Map 存储键值对，键是唯一的。常见的实现类有 HashMap、TreeMap。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 创建 Map
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
// 添加键值对
map.put("apple", 1);
// 获取值
Integer value = map.get("apple");
// 判断键是否存在
boolean containsKey = map.containsKey("apple");
// 删除键值对
map.remove("apple");
// 获取键值对数量
int size = map.size();

栈和队列

1. 栈（`Stack`）

栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构。

import java.util.Stack;

// 创建栈
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
// 入栈
stack.push(1);
// 出栈
int top = stack.pop();
// 查看栈顶元素
int peek = stack.peek();
// 判断栈是否为空
boolean empty = stack.isEmpty();

2. 队列（`Queue`）

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。常见的实现类有 LinkedList。

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

// 创建队列
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
// 入队
queue.offer(1);
// 出队
int front = queue.poll();
// 查看队首元素
int peek = queue.peek();
// 判断队列是否为空
boolean empty = queue.isEmpty();

优先级队列（`PriorityQueue`）

PriorityQueue 是一个基于优先级堆的无界优先级队列。

import java.util.PriorityQueue;

// 创建优先级队列
PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();
// 添加元素
pq.offer(3);
// 获取并移除队首元素
int min = pq.poll();
// 查看队首元素
int peek = pq.peek();
// 判断队列是否为空
boolean empty = pq.isEmpty();

这些就是 Java 中常见数据结构的常用方法，掌握它们能让你在实际编程中更高效地使用不同的数据结构。

MVC 与 MVVM 对比表格

对比项	MVC	MVVM
架构组成	由 Model（处理数据和业务逻辑）、View（负责界面展示与交互）、Controller（连接 Model 和 View）构成。在 Android 里，Activity 常充当 Controller。	由 Model（处理数据和业务逻辑）、View（负责界面展示与交互）、ViewModel（核心，解耦 View 和 Model，实现数据绑定）构成。
数据流向	数据流向复杂，多向交互。用户操作从 View 到 Controller，Controller 调用 Model 处理数据，再更新 View，View 也可直接从 Model 获取数据。	数据流向清晰，存在单向或双向数据流。ViewModel 通过数据绑定更新 View，View 变化反馈给 ViewModel 再到 Model。
耦合度	View 和 Controller 耦合度高，Activity 代码臃肿，包含大量视图操作和业务逻辑，View 和 Model 也存在一定耦合。	通过 ViewModel 实现 View 和 Model 解耦，View 仅关注展示，Model 专注数据处理，降低代码耦合。
可测试性	因 View 和 Controller 耦合高，单元测试 Controller 时需模拟 View 行为，测试难度大，View 中业务逻辑也使测试复杂。	ViewModel 与 View 解耦，单元测试 ViewModel 时可方便模拟 Model 数据和行为，不依赖 View，测试效率和准确性高。
适用场景	适用于小型项目或对架构要求不高的项目，结构简单，易理解实现，利于项目初期快速搭建框架。	适合大型项目或对代码可维护性、可测试性要求高的项目，能提高开发效率，降低维护成本，适合使用数据绑定技术的场景。

总结语句

MVC 和 MVVM 作为两种常见的软件设计模式，都旨在分离视图和业务逻辑。MVC 结构简单但耦合度高、数据流向复杂，在小型项目搭建上有优势；而 MVVM 通过 ViewModel 实现解耦，数据流向清晰，可测试性强，更契合大型项目及对代码质量要求高的开发场景。在实际开发中，需依据项目规模、复杂度和团队技术水平等因素合理选用。