面试刷算法，这些api不可不知！

た入场券 2023-01-23 15:48 39阅读 0赞

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。

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

## 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**。

![列表实现][b22f7a18eab56f479c2212eb3d3d2f1f.png]

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：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>ArrayList</th> 
   <th>LinkedList</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>get(int index)</td> 
   <td>O(1)</td> 
   <td>O(n)，平均 n / 4步</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>add(E element)</td> 
   <td>最坏情况（扩容）O(n) ，平均O(1)</td> 
   <td>O(1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>add(int index, E element)</td> 
   <td>O(n) ,平均n / 2步</td> 
   <td>O(n)，平均 n / 4步</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove(int index)</td> 
   <td>O(n) 平均n /2步</td> 
   <td>O(n)，平均 n / 4步</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 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`。

![栈][dbb609321a00bd328bbd18d34d594e29.png]

*  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`。

![单向队列][def47387253a598e3734a0b6507331fb.png]

*  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。

![双向队列][e3a3766cbc737879aa4fc705f800a194.png]

*  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。

![字符串][7b50933317ea1d3051d6d7df5be0d7fe.png]

*  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][Java_API]

\[2\].[Java 刷题集合类][Java]

[b22f7a18eab56f479c2212eb3d3d2f1f.png]: /images/20221004/636b511fa68d4588aff7653fddef419e.png
[dbb609321a00bd328bbd18d34d594e29.png]: /images/20221004/732820441a7945e9abdc9e676ef91ffc.png
[def47387253a598e3734a0b6507331fb.png]: /images/20221004/21e34cbaaef140baaa2c4c38f36d70d2.png
[e3a3766cbc737879aa4fc705f800a194.png]: /images/20221004/f42fe15d4360427a8c695a8d49725a4b.png
[7b50933317ea1d3051d6d7df5be0d7fe.png]: /images/20221004/5d810bad98254d119c6cafff6d8116b8.png
[Java_API]: https://www.cnblogs.com/chzhyang/p/13494554.html
[Java]: https://blog.nowcoder.net/n/aeda6921b3a644509011213c8c311920