Java プログラマーが知っておくべき 5 つの最良のデータ構造

データ構造は、デバイスでの操作を容易にするためにデータを保存および整理するために不可欠です。 データ構造は、ソフトウェア エンジニアリングやコンピュータ サイエンスの複数の分野で広く多様に使用されています。 メモリ内のデータは無数の方法で管理できますが、これがデータ構造の使用の由来です。

データ構造には、プリミティブ データ構造と非プリミティブ データ構造の 2 種類があります。

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プリミティブ データ構造は、char、int、float、pointer、double などのプリミティブ データ型です。 これらのデータ構造は、1 つの値を保持できます。 一方、非プリミティブなデータ構造には、線形データ構造と非線形データ構造の 2 種類があります。

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この記事では、Java プログラマーが知っておくべき上位 5 つのデータ構造について説明します。

Java の配列

配列は、動的に生成されるクラスに属するオブジェクトです。 Java 配列は Object クラスを継承し、クローン可能でシリアライズ可能なインターフェイスをさらに実装します。 Java 配列はプリミティブ オブジェクトと値を簡単に格納できますが、1 次元または多次元配列を作成することもできます。 Java は、C++ にはない無名配列の機能も提供します。

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Java の配列は、データを取得およびソートするためのコードの最適化に有利です。 また、任意のインデックス位置の任意のデータにランダムにアクセスできます。 ただし、配列には固定サイズの要素しか格納できません。

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Java配列の例

以下は、配列が宣言、インスタンス化、初期化、走査される Java 配列の例です。

//宣言、インスタンス化、初期化の方法を示す Java プログラム

//Java 配列をトラバースします。

クラステスト配列{

public static void main(String args[]){

int a[]=new int[5];//宣言とインスタンス化

a[0]=10;//初期化

[1]=20;

[2]=70;

[3]=40;

[4]=50;

//配列をトラバースする

for(int i=0;i<a.length;i++)//長さは配列のプロパティ

System.out.println(a[i]);

}}

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Java のツリー

ツリー データ構造は、階層をシミュレートまたは表現するために相互にリンクされたノードと呼ばれるエンティティまたはオブジェクトのコレクションです。 Java のツリーは、データをシーケンスではなく階層構造で格納するため、非線形です。 したがって、このデータ構造の要素はレベルに配置されます。 ツリーの最上位ノードは、ルート ノードと呼ばれます。 これらの各ノードには、任意のタイプのデータがあります。 各ノードには、いくつかのデータと、子と呼ばれる他のノードへの参照またはリンクがあります。

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プログラミングと Java では、ノードの構造は次のようになります。

構造体ノード

{

int データ;

構造体ノード *左;

構造体ノード *右;

}

Java のスタック

オブジェクトのコレクションを格納するために主に使用される線形データ構造は、スタックと呼ばれます。 後入れ先出し (LIFO) に依存し、オブジェクト コレクションを格納するための多数のクラスとインターフェイスを提供します。 これらのクラスの 1 つは、空のスタックを作成するための既定のコンストラクターを含む Stack クラスです。 構文は次のとおりです。

パブリック スタック()

Stack を作成するには、最初に java.util パッケージをインポートしてから、Stack クラスのオブジェクトを作成します。 構文は次のとおりです。

スタック stk = 新しい Stack();

または

Stack<type> stk = new Stack<>();

(Type は、String、Integer などのスタック タイプを示します。)

スタック データ構造には、プッシュとポップという 2 つの不可欠な操作もあります。 push メソッドはアイテムをスタックの一番上に置きます。 これは、Vector クラスで使用される addElement(item) メソッドに似ています。 パラメーター項目が最初に渡され、スタックに挿入されます。 一方、pop メソッドは Stack の一番上にあるオブジェクトを省略し、同じオブジェクトを返します。 スタックが空の場合、EmptyStackException を使用します。

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Java のキュー

Queue インターフェイスは java.util パッケージの一部であり、Collection インターフェイスをさらに拡張します。 これは主に、FIFO (First In First Out) 順序で実行される要素を保持するために使用されます。 この順序付けられたオブジェクト リストは、リストの最後に要素を挿入し、リストの先頭にある要素を削除するために使用されるため、FIFO (先入れ先出し) の原則に従います。

このインターフェイスでの宣言には、キューに具象クラスが必要です。 これらのクラスの中で最も一般的なのは、LinkedList と PriorityQueue です。 ただし、これらの実装はいずれもスレッドセーフではありません。 したがって、PriorityBlockingQueue は、スレッドセーフな実装の代替実装としてよく使用されます。

Queue インターフェイスの宣言として、次のように記述できます。

public インターフェイス Queue extends Collection

Java の連結リスト

Linked List は、java.util パッケージの Collection フレームワークのもう 1 つの不可欠な部分です。 このクラスは、LinkedList データ構造の別の実装です。 これは、要素が隣接する場所に格納されていない線形データ構造です。 このデータ構造のすべての要素は、アドレス部分とデータ部分を持つ個別のオブジェクトです。 要素はアドレスとポインタを使用して結合され、これらの各要素はノードと呼ばれます。 リンクされたリストは動的で、挿入と削除が簡単に実行できます。 したがって、配列よりも優先されることがよくあります。 ただし、ノードは直接アクセスを提供しません。 したがって、先頭から開始してリンクをたどってノードに到達する必要があります。

結論

データ構造は、コンピューティングまたはデジタル プロセスの構築基盤として働くプログラマー、データ サイエンティスト、および開発者にとって不可欠です。 したがって、ソフトウェア開発、Web 開発、データ サイエンスなど、あらゆるプログラミング言語に習熟することが不可欠です。 強力なデータ構造基盤がなければ、効果的にコーディングすることはできません。 データ構造の機能を理解していないと、コードを記述したり、データを処理したり、さまざまなコーディングの問題を解決するためのアルゴリズムを実行したりすることができなくなります。 したがって、ソフトウェア業界でキャリアをスタートさせたい場合や、技術面接を受ける場合でも、データ構造の強力な基盤を持つことが不可欠です。 データ構造についてさらに学びたいという衝動に駆られた場合は、 upGradが提供するコース「 Master of Science in Computer Science 」を確認してください。