Giáo trình Java - Lec4: Cấu trúc dữ liệu trong Java pot

LECTURE 4
DATA
STRUCTURES
PHẦN 1
XÂY DỰNG MỘT SỐ CẤU TRÚC
•
Linked List
•
Stack
•
Queue
•
Tree
3
Linked List
•
Linked list là cấu trúc gồm các node liên kết với nhau
thông qua các mối liên kết. Node cuối linked list
được đặt là null để đánh dấu kết thúc danh sách.
•
Linked list giúp tiết kiệm bộ nhớ so với mảng trong
các bài toán xử lý danh sách.
•
Khi chèn/xoá một node trên linked list, không phải
dãn/dồn các phần tử như trên mảng.
•
Việc truy nhập trên linked list luôn phải tuần tự.
4
Linked List
•
Thể hiện Node thông qua lớp tự tham chiếu (self-

referential class)
class Node
{
private int data;
private Node nextNode;
// constructors and methods
}
15 10
5
Linked List
•
Một danh sách được quản lý bởi tham chiếu tới
node đầu và node cuối.
H D Q
firstNode lastNode

6
Cài đặt Linked List
// Dinh nghia mot node trong linked list
class Node
{ int data;
Node next;
Node(int value)
{
this(value, null);
}
Node(int value, Node node)
{
data = value;
next = node;

}
int getData() { return data; }
Node getNext() { return next; }
}
7
Cài đặt Linked List
// Dinh nghia lop LinkedList
class DanhSach
{
private Node first;
private Node last;
public DanhSach()
{ first = last = null; }
public boolean isEmpty()
{
return (first == null);
}

public void insertAtFront(int insertItem)
{
if ( isEmpty() )
first = last = new Node( insertItem );
else
first = new Node( insertItem, first );
}
// Dinh nghia mot node trong linked list

class Node
{ int data;
Node next;

Node(int value)
{
this(value, null);
//data = value;
//next = null;
}
Node(int value, Node node)
{
data = value;
next = node;
}
int getData() { return data; }
Node getNext() { return next; }
}
8
Cài đặt Linked List
public void insertAtBack( int insertItem )
{
if ( isEmpty() )
first = last = new Node( insertItem );
else
last = last.next= new Node( insertItem );
}
public int removeFromFront()
{
int removeItem = -1;
if ( ! isEmpty() )
{
removeItem = first.data;
if ( first == last )

first = last = null;
else
first = first.next;
}
return removeItem;
}
9
Cài đặt Linked List
public int removeFromBack()
{
int removeItem = -1;
if ( ! isEmpty() )
{
removeItem = last.data;
if ( first == last )
first = last = null;
else
{
Node current = first;
while ( current.next != last )
current = current.next;
last = current;
last.next =null;
}
}
return removeItem;
}
10
Cài đặt Linked List
public void print()

{
Node node = first;
while (node != null)
{
System.out.print(node.data + " ");
node = node.next;
}
System.out.println("\n");
}
}
11
Mô tả insertAtFront
7 11
firstNode
12
new ListNode
(a)
7 11
firstNode
12
new ListNode
(b)
12
Mô tả insertAtBack
12 7 11
firstNode lastNode
(a)
5
new ListNode
12 11

firstNode lastNode
(b)
5
new ListNode
7
13
Mô tả removeFromFront
firstNode lastNode
(a)
11
firstNode lastNode
(b)
removeItem
12
12
7
7
5
5
11
12
14
Mô tả removeFromBack
5
5
11
7
7
12
12

firstNode lastNode
(a)
firstNode lastNode
(b)
removeItem
current
11
15
Sử dụng Linked List
public class ListTest
{
public static void main( String args[] )
{
DanhSach list = new DanhSach();
list.insertAtFront( 5 );
list.insertAtFront( 7 );
list.insertAtBack( 9 );
list.insertAtBack( 8 );
list.insertAtBack( 4 );
list.print();
list.removeFromFront();
list.removeFromBack();
list.print();
}
}
16
Stack
•
Stack là một cấu trúc theo kiểu LIFO (Last In
First Out), phần tử vào sau cùng sẽ được lấy ra

trước.
•
Hai thao tác cơ bản trên Stack
–
Chèn phần tử: Luôn chèn vào đỉnh Stack
(push)
–
Lấy ra phần tử: Luôn lấy ra từ đỉnh Stack
(pop)
17
Cài đặt Stack
public class Stack
{
private DanhSach stackList;
public Stack()
{
stackList = new DanhSach();
}
public void push( int value )
{
stackList.insertAtFront( value );
}
public int pop() { return stackList.removeFromFront(); }
public boolean isEmpty() { return stackList.isEmpty(); }
public void print() { stackList.print(); }
}
18
Sử dụng Stack
public class StackTest
{

public static void main(String[] args)
{
Stack stack = new Stack();
stack.push(5);
stack.push(7);
stack.push(4);
stack.push(8);
stack.print();
stack.pop();
stack.pop();
stack.print();
}
}
19
Queue
•
Queue (Hàng đợi) là cấu trúc theo kiểu FIFO
(First In First Out), phần tử vào trước sẽ được
lấy ra trước.
•
Hai thao tác cơ bản trên hàng đợi
–
Chèn phần tử: Luôn chèn vào cuối hàng đợi
(enqueue)
–
Lấy ra phần tử: Lấy ra từ đầu hàng đợi
(dequeue)
20
Cài đặt Queue
public class Queue

{
private DanhSach queueList;
public Queue()
{
queueList = new DanhSach ();
}
public void enqueue( int value )
{
queueList.insertAtBack( value );
}
public int dequeue() { return queueList.removeFromFront(); }
public boolean isEmpty() { return queueList.isEmpty(); }
public void print() { queueList.print(); }
}
21
Sử dụng Queue
public class QueueTest
{
public static void main(String[] args)
{
Queue queue = new Queue();
queue.enqueue(5);
queue.enqueue(7);
queue.enqueue(4);
queue.enqueue(8);
queue.print();
queue.dequeue();
queue.dequeue();
queue.print();
}

}
22
Tree
•
Tree là một cấu trúc phi tuyến (non-linear).
•
Mỗi node trên cây có thể có nhiều liên kết tới node
khác.
Nút gốc
Nút lá
Nút trong
23
Binary Search Tree
•
Cây nhị phân là cây mà mỗi node không có quá 2
node con.
•
Cây tìm kiếm nhị phân là cây nhị phân mà:
–
Giá trị các nút thuộc cây con bên trái nhỏ hơn giá trị của
nút cha.
–
Giá trị các nút thuộc cây con bên phải lớn hơn giá trị của
nút cha.
•
Duyệt cây nhị phân
–
Inorder traversal
–
Preorder traversal

–
Postorder traversal
24
Binary Search Tree
•
Ví dụ về Binary Search Tree
47
25 77
11 43 65 93
687 17 31 44
Cây con trái Cây con phải
25
Cài đặt Binary Search Tree
//Cai dat nút
public class TreeNode
{ int data;
TreeNode leftNode, rightNode;
public TreeNode( int nodeData )
{
data = nodeData;
leftNode = rightNode = null;
}
public void insert( int value )
{ if ( value < data )
{
if (leftNode == null) leftNode = new TreeNode(value);
else leftNode.insert( value );
} else
if ( value > data )
{

if ( rightNode == null ) rightNode = new TreeNode(value);
else rightNode.insert( value );
}
}
}