刷算法，这些api不可不知！

大家好，我是老三，最近在刷算法，发现有些api记得不熟，所以整理了一波，如果你也在刷题，赶紧收藏吧！

集合

在刷题中，各种数据结构是我们常常用到的，例如栈实现迭代、哈希存储键值对等等，我们来看看常用集合和相关api。

类/接口	描述	方法
String	字符串	charAt toCharArray split substring indexOf lastIndexOf replace length
List	列表	add remove get size subList
Stack	栈	push pop peek isEmpty size
Queue	队列	offer poll peek isEmpty size
Deque	双向队列	offerFirst offerLast pollFirst pollLast peekFirst peekLast isEmpty size
PriorityQueue	优先队列	offer poll peek isEmpty size
Set		add remove contains isEmpty size first(TreeSet) last(TreeSet)
Map		put get getOrDefault containsKey containsValue keySet values isEmpty size

数组

数组就不用多说什么了，大家最熟悉的数据结构。

Arrays

Arrays是比较常用的数组工具类，可以完成排序、拷贝等功能。

• 从小到大排序：Arrays.sort(int[] arr) Arrays.sort(int[] arr, int fromIndex, int toIndex)

Arrays.sort(int[] arr, int fromIndex, int toIndex, 比较器);   //一定是需要泛型

Arrays.sort(arr, (o1, o2) -> o2 - o1);   //数组全部 从大到小排序 跟Collections.sort()一样

Arrays.sort(arr, 0, 3, (o1, o2) -> o2 - o1);   //从大到小排序，只排序[0, 3)

• 拷贝：Array.copyOf

int[] a = new int[5];
int[] newA = Array.copyOf(a, 5);

列表

列表主要有两种实现，分别是顺序表和链表。

顺序表本质是一个可以动态扩容的数组，在Java中的实现是ArrayList。

链表是一个双向链表，Java中链表的实现为LinkedList。LinkedList在Java中可谓是非常强大的一个集合类，它还可以作为双向队列、栈来使用。

注意，ArrayList的扩容需要将旧的数组的元素复制到新的数组，时间复杂度为O(n)。

基本方法

• 构造

List<Integer> array = new ArrayList<>();    // 顺序表
// Set<Integer> a = new HashSet....
List<Integer> b = new ArrayList<>(a);     //接受一个集合容器

• get

get(int index)    // 返回元素位置在index的元素e --- array O(1), list O(n)

• size

size()    // 返回数组/链表长度 --- O(1)

• add

add(E e)    // 在尾部添加一个元素e --- O(1)
add(int index, E e)    // 在index位置插一个元素e --- O(n)

• remove

.remove(int index)    // 删除位于index的元素，并返回删除元素e --- 删除最后元素为O(1)， 其余为O(n)
//删除最后元素 list.remove(list.size() - 1);

• subList

.subList(int from, int to)    // 相当于返回原数组的一个片段,但不要对其进行改动，改动会影响原数组 --- O(1)
// List<Integer> list, 对原来的list和返回的list做的“非结构性修改”(non-structural changes)，
//都会影响到彼此对方. 如果你在调用了sublist返回了子list之后，如果修改了原list的大小，那么之前产生的子list将会失效，变得不可使用

集合工具

Collections是集合工具类，提供了一些操作集合的方法。

• 排序

Collections.sort(list); 从小到大排序
Collections.sort(list, (o1, o2) -> o2 - o1); 从大到小排序， 第二个参数为一个比较器

两种实现，ArrayList利于查找，LinkedList利于增删。

大概对比如下：

操作	ArrayList	LinkedList
get(int index)	O(1)	O(n)，平均 n / 4步
add(E element)	最坏情况（扩容）O(n) ，平均O(1)	O(1)
add(int index, E element)	O(n) ,平均n / 2步	O(n)，平均 n / 4步
remove(int index)	O(n) 平均n /2步	O(n)，平均 n / 4步

栈

Java中定义了Stack接口，实现类是Vector。Vector是一个祖传集合类，不推荐使用。

那应该用什么呢？

Deque接口实现了完善堆栈操作集合，它有一个我们熟悉的实现类LinkedList。

• 构造

Deque<Integer> stack=new LinkedList<>();

• push

push(E e);    // 入栈元素e， 返回值为元素e --- O(1)

• pop

.pop();    // 出栈一个元素，返回出栈元素e --- O(1)

• peek

peek();    // 查看栈顶元素， 返回值为栈顶元素e --- O(1)

• isEmpty

isEmpty()    // 若栈空返回true， 否则返回false --- O(1)

• size

size()    // 返回栈中元素个数 --- O(1)

队列

队列s是一种先进先出的结构，在Java中的接口定义是Queue，具体实现还是我们的老朋友LinkedList。

• 构造

Queue<Integer> q = new LinkedList<>();

• offer

offer(E e);    // 队尾加入元素e。 若成功入队返回值true，否则返回false --- O(1)

• poll

poll();    // 出队头，返回出队元素e --- O(1)

• peek

peek();    // 查看队头元素， 返回值队首元素e --- O(1)

• isEmpty

isEmpty()    // 若队空返回true， 否则返回false --- O(1)

• size

size()    // 返回队中元素个数 --- O(1)

双向队列

Queue有一个子接口Dueue，即双向队列，和单向队列不同，它的出队入队可以从两个方向。

• 构造

Dueue<Integer> q = new LinkedList<>();

• offFirst

offFirst(Object e)   // 将指定元素添加到双端队列的头部 --- O(1)

• offLast

offLast(Object e)   //将指定元素添加到双端队列的尾部 --- O(1)

• pollFirst

pollFirst()   //获取并删除双端队列的第一个元素 --- O(1)

• pollLast

pollLast()   //获取并删除双端队列的最后一个元素 --- O(1)

• peekFirst

peekFirst()   //获取但不删除双端队列的第一个元素 --- O(1)

• peekLast

peekLast()   //获取但不删除双端队列的最后一个元素 --- O(1)

优先队列

优先队列是一种比较特殊的队列，保存队列元素的顺序不是按照元素添加的顺序来保存的，而是在添加元素的时候对元素的大小排序后再保存。

所以在队头的元素不是按照先后顺序，而是按照大小顺序。

在Java中的实现是PriorityQueue，底层是一棵树， 以小根堆为例。对于任意结点来说，该节点的值比其左右孩子的值都要小。 （就是最上面的结点最小）。 大根堆类似，最上面结点最大

• 构造
  • 小根堆

Queue<Integer> minH = new PriorityQueue<>();    // 小根堆，默认大小为11 相当于  new PriorityQueue<>(11)
Queue<Integer> minH = new PriorityQueue<>(100);  // 定义一个默认容量有100的小根堆。在当中增加元素会扩容，只是开始指定大小。不是size，是capacity

• • 大根堆

Queue<Integer> maxH = new PriorityQueue<>((i1, i2) -> i2 - i1);    // 大根堆，默认大小为11 相当于  new PriorityQueue<>(11, (i1, i2) -> i2 - i1)
Queue<Integer> maxH = new PriorityQueue<>(100, (i1, i2) -> i2 - i1);    // 定义一个默认容量有100的大根堆。在当中增加元素会扩容，只是开始指定大小

• offer

offer(E e);    // 在堆中加入元素e，并调整堆。若成功入堆返回值true，否则返回false --- O(logN)

• poll

poll();    // 弹出堆顶元素，并重新调整堆，返回出队元素e --- O(logN)

• peek

peek();    // 查看堆顶元素， 返回值堆顶元素e --- O(1)

散列表

散列表示一种<key,value>型的数据结构，在Java中的实现是HashMap。

• 构造

Map<Characters, Integer> map = new HashMap<>();

• put

put(K key, V value);    // 在Map中加入键值对<key, value>。返回value值。如果Map中有key，则replace旧的value --- O(1)

• get

get(K key);    // 返回Map中key对应的value。若Map中没有该key，则返回null --- O(1)

• getOrDefault

getOrDefault(K key, V defaultValue);    // 返回Map中key对应的value。若Map中没有该key，则返回defaultValue --- O(1)

// For example:
// Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
// if (...)    // 如果发现k，则k在Map中的值加1。没一开始没有k，则从0开始加1。（相当于给了key在Map中的一个初试值）
    map.put('k', map.getOrDefault('k', 0) + 1);

• containsKey

containsKey(Key key);    // 在Map中若存在key，则返回true，否则返回false --- O(1)

get(x) == null // 可以代替改用法

• keySet

keySet();    // 返回一个Set,这个Set中包含Map中所有的Key --- O(1)

// For example:
// We want to get all keys in Map
// Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
for (Character key : map.keySet()) {
    // Operate with each key
}

• values

values();    // 返回一个Collection<v>,里面全是对应的每一个value --- O(1)

// For example:
// We want to get all values in Map
// Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
for (Integer value : map.values()) {
    // Operate with each values
}

• isEmpty

isEmpty()    // 若Map为空返回true， 否则返回false --- O(1)

• size

.size()    // 返回Map中中键值对<K, V>的个数 --- O(1)

Set

Set是一种没有重复元素的集合，常用的实现是HashSet。

• 构造

Set<Integer> set = new HashSet<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>....;
Set<Integer> set = new HashSet<>(list);

• add

.add(E e);    // 在集合中添加元素E e， 若成功添加则返回true，若集合中有元素e则返回false --- O(1)

• remove

remove(E e);    // 在集合中删除元素e，若删除成功返回true；若集合中没有元素e，返回false --- O(1)

• contains

contains(E e);    // 若存在元素e，则返回true，否则返回false --- O(1)

• isEmpty

isEmpty()    // 若集合为空返回true， 否则返回false --- O(1)

• size

size()    // 返回集合中中元素个数 --- O(1)

• first

first()    // 返回集合里的最小值（若给了比较器从大到小则是返回最大值）

• last

last()    // 返回集合里的最大值（若给了比较器从大到小则是返回最小值）

字符串

String

不可变量(相当于只读final修饰)，每个位置元素是个char。

• 初始化

字符串复制初始化

String s = ``"abc"``;

基于另外一个字符串

// s = "abc"``String s2 = ``new` `String(s);

基于char[]

// s = "abc";
// char[] c = s.toCharArray();
String s3 = new String(c);

// 可以偏移
// public String(char value[], int offset, int count)
String s4 = new String(c, 1, 2);    // [offset, offset + count) [)

// 把char[] 变成字符串
char[] ch = {'a', 'b', 'c'};
String.valueOf(ch);

• charAt

charAt(int index);    // 返回index位置的char --- O(1)

• length

length();    // 返回字符串长度 --- O(1)

• substring

substring(int beginIndex, int endIndex);    // 返回字符片段[beginIndex, endIndex) --- O(n)

substring(int beginIndex);    // 返回字符片段[beginIndex, end_of_String) 就是从beginIndex开始后面的 ---- O(n)

• indexOf

indexOf(String str)    // 返回str第一个出现的位置(int)，没找到则返回-1。 --- O(m * n) m为原串长度， n为str长度
// (假如要找一个字符char c，str可以表示成String.valueOf(c),然后作为参数传进去.

s.indexOf(String str, int fromIndex);    // 同上，但从fromIndex开始找 --- O(m * n)

• lastIndexOf

lastIndexOf(String str);    // 返回str最后出现的位置(int)，没找到则返回-1。 --- O(m * n) m为原串长度， n为str长度
// (假如要找一个字符char c，str可以表示成String.valueOf(c),然后作为参数传进去.

lastIndexOf(String str, int fromIndex);    // 同上，
//但从fromIndex开始从后往前找 [0 <- fromIndex] --- O(m * n)

• replace

replace(char oldChar, char newChar);    // 返回一个新字符串String，其oldChar全部变成newChar --- O(n)

• toCharArray

toCharArray();   // 返回char[] 数组。 把String编程字符数组 --- O(n)

• trim

trim();    // 返回去除前后空格的新字符串 --- O(n)

• split

split(String regex);    // 返回 String[]，以regex(正则表达式)分隔好的字符换数组。 ---- O(n)

// For example
// 从非"/"算起 若"/a/c" -> 会变成"" "a" "c"
String[] date = str.split("/");     // date[0]:1995 date[1]:12 date[2]:18 --- O(n)

• toLowerCase, toUpperCase

s = s.toLowerCase();    // 返回一个新的字符串全部转成小写 --- O(n)
s = s.toUpperCase();    // 返回一个新的字符串全部转成大写 --- O(n)

StringBuilder

由于String是所谓的不可变类，使用 str+这种形式拼接字符串实际上，是JVM帮助循环创建StringBuilder来拼接，所以拼接字符串最好用StringBuilder。

• 构造

StringBuilder sb = new StringBuilder();

• charAt

charAt(int index);    // 返回index位置的char --- O(1)

• length

length();    // 返回缓冲字符串长度 --- O(1)

• apped

append(String str)   // 拼接字符串 --- O(n)

• toString

toString();    // 返回一个与构建起或缓冲器内容相同的字符串 --- O(n)

数学

最大最小值

在一些题目里，需要用到最大，最小值，Java中各个数据类型的最大最小值定义如下：

fmax = Float.MAX_VALUE;

fmin = Float.MIN_VALUE;

dmax = Double.MAX_VALUE;

dmin = Double.MIN_VALUE;

bmax = Byte.MAX_VALUE;

bmin = Byte.MIN_VALUE;

cmax = Character.MAX_VALUE;

cmin = Character.MIN_VALUE;

shmax = Short.MAX_VALUE;

shmin = Short.MIN_VALUE;

imax = Integer.MAX_VALUE;

imin = Integer.MIN_VALUE;

lmax = Long.MAX_VALUE;

lmin = Long.MIN_VALUE;

Math

• max

Math.max(long a, long b);    //返回两个参数中较大的值

• sqrt

Math.sqrt(double a);    //求参数的算术平方根

• abs

Math.abs(double a);  //返回一个类型和参数类型一致的绝对值

• pow

Math.pow(double a, double b);  //返回第一个参数的第二个参数次方。

• ceil

Math.ceil(double x);   //向上取整

• floor

Math.floor(double x);  //向下取整

• round

Math.round(double x);   //四舍五入

"简单的事情重复做，重复的事情认真做，认真的事情有创造性地做！"——

我是三分恶，一个能文能武的全栈开发。

点赞、关注不迷路，咱们下期见！

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参考：

[1].Java刷题常用API

[2].Java 刷题集合类