CRACKING THE CODING INTERVIEW 笔记（1）

1. Arrays and Strings

1.1 Hash Tables

哈希表，简单的说就是由一个数组和一个hash函数组成实现key/value映射并且能高效的查找的数据结构。最简单的想法就是将hash(key)做为数组的下标(index)来存取。

但是为了防止hash的冲突(collisions)，数组的大小必须设置得足够大，因此上面这种简单的实现在实际中是不可取的。

实际上，哈希表是一个固定大小的数组，数组的每个元素是一个链表（单向或双向）的头指针。每个元素被存放在hash(key)%array_length所在的链表中。如下图所示：

另外，我们可以用二叉查找树(bst)来实现哈希表，在平衡树的基础上能保证0(logn)的查询时间, 而且相对节省空间。

1.2 ArrayList

ArrayList是一个可动态扩张的数组，一个典型的实现就是当ArrayList满了的时候，它会将大小扩大一倍，这个扩张的动作的时间复杂度在O(n)，但是发生得很少，所以均摊下来ArrayList的读取复杂度还是O(1)。

1.3 StringBuffer

当考虑进行大量的字符串连接操作的时候，如果使用String中的+操作符来进行，将导致非常糟糕的性能，因为String为不可变对象，一旦被创建，就不能修改它的值。所以下面这条语句

str1 = str1 + str2;

等同于生成了一个新的str1对象，然后将指针指向新的 str1对象，所以经常改变内容的字符串最好不要用String对象 ，因为每次生成对象都会对系统性能产生影响，特别当内存中无引用对象多了以后，JVM 的 GC 就会开始工作，那速度是一定会相当慢的。

而如果是使用StringBuffer类则结果就不一样了，每次结果都会对StringBuffer对象本身进行操作，而不是生成新的对象，再改变对象引用。StringBuffer上的主要操作是 append 和 insert 方法。append 方法始终将这些字符添加到缓冲区的末端；而 insert 方法则在指定的点添加字符。

所以在一般情况下我们推荐使用StringBuffer，特别是字符串对象经常改变的情况下。而在某些特别情况下， String 对象的字符串拼接其实是被 JVM 解释成了StringBuffer对象的拼接，所以这些时候 String 对象的速度并不会比StringBuffer对象慢，而特别是以下的字符串对象生成中， String 效率是远要比StringBuffer快的：

String s1 = "This is only a" + "simple" + "test";
StringBuffer sb = new StringBuilder("This is only a").append(" simple").append("test");

你会很惊讶的发现，生成 String S1 对象的速度简直太快了，而这个时候StringBuffer居然速度上根本一点都不占优势。其实这是 JVM 的一个把戏，在 JVM 眼里，这个

String s1 = "This is only a" + "simple" + "test";

其实就是：

String s1 = "This is only a simple test";

所以当然不需要太多的时间了。但要注意的是，如果字符串是来自另外的 String 对象的话，速度就没那么快了，譬如：

String S2 = "This is only a";
String S3 = "simple";
String S4 = "test";
String S1 = S2 +S3 + S4;

这时候 JVM 会规规矩矩的按照原来的方式去做。

另外，StringBuilder是5.0新增的一个可变的字符序列。此类提供一个与StringBuffer兼容的 API，但不保证同步。该类被设计用作StringBuffer的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候（这种情况很普遍）。如果可能，建议优先采用该类，因为在大多数实现中，它比StringBuffer要快。两者的方法基本相同。区别就在于StringBuffer是线程安全的而
StringBuilder非线程安全。

关于StringBuffer和StringBuilder的实现：

StringBuffer是一个用于存放动态存放字符串数据的类，他继承自java.lang.AbstractStringBuilder这个类。

所谓动态存放是指：你无需考虑StringBuffer大小的问题。 
当你利用StringBuffer的append方法向其自身添加字符串的时候，如果此时StringBuffer默认提供的空间大小不够用，
那么它会自动扩展自身的存储空间，以保证数据能够正常的放入到StringBuffer其中。

我们也可以手动的设置StringBuffer的空间大小
例如：

StringBuffer buf = new StringBuffer(10); 

上面的意思是指：将StringBuffer的内部容量设置为10个字符(char)大小的长度。

StringBuffer默认的存储空间大小是16个字符，也就是说 new StringBuffer() 就等于 new StringBuffer(16)。 
StringBuffer的底层是利用它的父类(AbstractStringBuilder)内部的一个默认长度为16的字符数组来存放数据的。（即：char value[];）

每当利用 StringBuffer的append方法向其中添加一个字符串的时候StringBuffer都会调用其父类(AbstractStringBuilder)的append方法， 
然后AbstractStringBuilder会判断其内部用于存放数据的那个char[]数组是否已经满了， 
（1）如果没有满，就会将你传入的字符串转化为 
字符并存入到那个字符数组中（即: str.getChars(0, len, value, count);）。 
（2）而如果那个char[]数组已经满了，那么AbstractStringBuilder会创建一个大小为当前数组两倍的新的char[]数组。 
然后利用System.arraycopy(value, 0, newValue, 0, count);将原始数据拷贝到这个新的数组中即可。