logo

Strutture dati in Java

I numerosi modi in cui i dati possono essere organizzati, salvati e gestiti all'interno di un programma per computer vengono definiti strutture dati in Java. Queste strutture offrono un metodo metodico per gestire e gestire i dati in modo efficace, consentendo operazioni utili come l'inserimento, l'eliminazione, il recupero e l'attraversamento.

L'articolo esplorerà tutto ciò che riguarda le strutture dati in Java e aiuta i principianti a comprenderle in modo semplice ed efficace.

  • Cos'è Java?
  • Cosa sono le strutture dati in Java?
  • Tipi di strutture dati in Java
  • Vantaggi delle strutture dati in Java
  • Classificazione delle strutture dati
  • Strutture dati nelle domande frequenti su Java

Cos'è Java?

Java è un popolare linguaggio di programmazione orientato agli oggetti rinomato per la sua vasta libreria standard e la libertà della piattaforma. Offre una solida architettura per la creazione di programmi eseguiti senza ricompilazione su varie piattaforme. La famosa libreria per Java offre una scelta di sistemi di record che rendono possibile gestire in modo efficiente numerosi tipi di dati.

Cosa sono le strutture dati in Java?

Il modo in cui i dati vengono organizzati e archiviati nella memoria di un programma per computer si basa strettamente sulle strutture dei record Java. La famosa libreria Java include un tipo significativo di strutture statistiche integrate. Alcuni dei sistemi di record che consentono ai programmatori modi brevi e semplici per salvare e organizzare i dati includono elenchi, stack, code e array collegati. Gli sviluppatori possono eseguire rapidamente operazioni come l'inserimento, l'eliminazione, la ricerca e l'ordinamento poiché forniscono una serie di meccanismi per ottenere l'accesso, la modifica e la gestione dei dati. Utilizzando queste strutture dati, i programmatori Java possono ridurre l'utilizzo della memoria e aumentare notevolmente l'efficienza complessiva dei loro programmi.

Tipi di strutture dati in Java

L'elenco delle strutture dati in Java è elencato di seguito

  1. Array
  2. Lista di array
  3. Lista collegata
  4. Pila
  5. Coda
  6. HashMap
  7. HashSet
  8. Set di alberi
  9. Mappa ad albero
  10. Grafico
  11. Albero

Il diagramma seguente spiega chiaramente i tipi di strutture dati in Java in modo molto chiaro.

Strutture dati in Java

Ulteriore classificazione dei tipi di strutture dati:

Esistono due tipi di strutture dati: -

  1. Strutture dati primitive
  2. Strutture dati non primitive

1) Strutture dati primitive: Conosciuti anche come tipi di dati primitivi, questi sono tipi di dati di base incorporati in Java. Loro includono:

    Byte:Memorizza i numeri interi da -128 a 127.corto:Memorizza i numeri interi da -32.768 a 32.767.int:Memorizza i numeri interi da -2.147.483.648 a 2.147.483.647.galleggiante:Memorizza numeri a virgola mobile con precisione singola.carattere:Memorizza singoli caratteri.booleano:Memorizza valori veri o falsi.lungo:Memorizza numeri interi di grandi dimensioni.Doppio:Memorizza i numeri in fattore mobile con doppia precisione.

2) Strutture dati non primitive: Le strutture dei record non primitivi sono più complesse e sono composte da tipi di informazioni primitive. Possono essere inoltre classificati in due tipi:

    Strutture dati lineari:Nelle strutture dati lineari, gli elementi sono disposti linearmente o in sequenza. Esempi inclusi:
      Array:Un gruppo di elementi di tipo identico inseriti in una matrice secondo una disposizione predeterminata.Stack:Una struttura LIFO (Last-In-First-Out) in cui solo gli elementi più in alto possono essere aggiunti o rimossi.Code:Le strutture First-In-First-Out (FIFO) vengono utilizzate nelle code, dove gli articoli vengono inseriti sul reso ed estratti sul fronte.Lista collegata:Un elenco correlato comprende una raccolta di gadget denominati nodi, ognuno dei quali ha un riferimento al nodo successivo e statistiche al suo interno.
    Strutture dati non lineari:Nelle strutture dati non lineari gli elementi sono disposti in modo non sequenziale. Esempi inclusi:
      Alberi:Gli alberi sono un tipo di struttura gerarchica basata su nodi, con un nodo radice in alto e nodi figli che si diramano da esso. Gli esempi includono alberi rosso-neri, alberi AVL, alberi di ricerca binaria e alberi binari.Grafici:Un insieme di nodi collegati tramite bordi, in cui i nodi possono avere qualsiasi quantità di connessioni. I grafici vengono utilizzati per simboleggiare relazioni complesse tra elementi.Mucchio:Una struttura specializzata ad albero in cui ogni nodo determinato ha un valore maggiore o minore dei suoi figli, a seconda che si tratti o meno di un heap massimo o minimo.Hash:Strutture dati che utilizzano una funzione hash per mappare le chiavi sui valori. Gli esempi sono costituiti da set di hash e mappe hash, che forniscono il recupero verde e l'archiviazione di statistiche sulla base di chiavi precise.
Strutture dati in Java

Vantaggi delle strutture dati in Java

    Organizzazione efficiente dei dati:Le strutture dati forniscono modalità organizzate per archiviare e gestire i dati, consentendo operazioni efficienti di accesso, manipolazione e recupero. Ottimizzano l'utilizzo della memoria e facilitano un'esecuzione più rapida degli algoritmi.Prestazioni migliori:Gli sviluppatori possono migliorare le prestazioni in termini di velocità e utilizzo della memoria selezionando la struttura dati adatta per una particolare attività. Le prestazioni sono ottimizzate perché strutture dati specifiche sono realizzate per eccellere in azioni particolari come la ricerca, l'ordinamento o l'inserimento di informazioni.Riutilizzabilità del codice:Java offre un'ampia gamma di strutture dati integrate semplici da utilizzare per i programmatori. Queste strutture dati riutilizzabili consentono di risparmiare tempo e fatica eliminando la necessità di creare algoritmi sofisticati da zero.Semplicità del codice:Le strutture dati rendono l'implementazione di processi complicati più semplice da codificare. Offrono astrazioni di alto livello e incapsulano le specifiche della gestione dei dati, migliorando la leggibilità, la manutenibilità e la chiarezza del codice.Flessibilità e adattabilità:Le strutture dati offrono flessibilità nella gestione di diversi tipi e dimensioni di dati. Possono adattarsi dinamicamente per soddisfare i mutevoli requisiti dei dati e fornire meccanismi per una manipolazione efficiente dei dati.Standardizzato e ben testato:La libreria standard per Java contiene strutture dati integrate che sono state sottoposte a test e ottimizzazioni significative, garantendone affidabilità e prestazioni. L'utilizzo di queste strutture dati comuni riduce la possibilità di errori e fornisce solide basi allo sviluppo dell'applicazione.Scalabilità:Le strutture dati forniscono opzioni di scalabilità, consentendo alle applicazioni di gestire grandi volumi di dati in modo efficiente. Possono crescere o ridursi dinamicamente in base alla dimensione dei dati, garantendo prestazioni ottimali anche con l'aumento della domanda di dati.Progettazione dell'algoritmo:Le strutture dati sono cruciali nella progettazione e nell'analisi degli algoritmi. Forniscono la struttura sottostante e le operazioni necessarie per implementare vari algoritmi e risolvere problemi complessi.

1) Array:

Un array è una struttura dati di base e spesso utilizzata nel contesto delle strutture dati di Java. Offre un metodo per archiviare una raccolta di dimensioni fisse di componenti di tipo identico. Poiché forniscono un accesso rapido e semplice agli elementi in base al loro indice, gli array sono uno strumento cruciale per la gestione e l'organizzazione dei dati.

Vantaggi:

    Organizzazione dei dati:Gli array forniscono un modo strutturato per archiviare e organizzare gli elementi, migliorando la gestione dei dati.Accesso casuale:È possibile accedere agli elementi direttamente utilizzando il relativo indice, consentendo un recupero e una modifica efficienti.Taglia unica:Gli array hanno una dimensione predeterminata, consentendo un'allocazione efficiente della memoria.Elementi omogenei:Gli array memorizzano elementi dello stesso tipo, garantendo la coerenza dei dati e semplificando le operazioni.Iterazione:Gli array supportano una facile iterazione attraverso gli elementi, facilitando l'attraversamento e l'elaborazione.Ordinamento e ricerca:Gli array funzionano bene con algoritmi di ordinamento e ricerca, offrendo operazioni efficienti.Efficienza della memoria:Gli array ottimizzano l'utilizzo della memoria archiviando elementi in aree contigue.Compatibilità:Gli array sono ampiamente supportati in Java, rendendoli compatibili con vari framework e strumenti.

Svantaggi:

    Taglia unica:Le matrici non possono essere ridimensionate dinamicamente, pertanto è necessario ricrearle per modificare le dimensioni.Spreco di memoria:Gli elementi inutilizzati in array più grandi possono portare a uno spreco di memoria.Inserimento ed eliminazione spese generali:L'inserimento o l'eliminazione di elementi al centro di un array richiede lo spostamento degli elementi successivi, con conseguente inefficienza.Mancanza di flessibilità:Gli array hanno tipi di dati rigidi e non possono ospitare tipi di dati diversi senza array o strutture dati aggiuntivi.

Funzioni:

    Creazione di una matrice:Dichiara e inizializza un array con una dimensione specifica utilizzando il tipo di array e la nuova parola chiave.Accesso agli elementi:Utilizzare l'indice per accedere ai singoli elementi dell'array.Elementi di modifica:Aggiorna il valore di un elemento assegnando un nuovo valore a un indice specifico nell'array.Trovare la lunghezza:Utilizza l'attributo length per determinare la lunghezza dell'array.Iterazione attraverso l'array:Utilizza i cicli per scorrere ogni elemento dell'array ed eseguirlo

Implementazione:

Nome del file: ArrayExample.java

 import java.util.*; public class ArrayExample { public static void main(String[] args) { int[] numbers={10,20,30,40,50}; // Initialize an array of integers System.out.println(&apos;Element at index 0:&apos;+numbers[0]); System.out.println(&apos;Element at index 2:&apos;+numbers[2]); System.out.println(&apos;Element at index 4:&apos;+numbers[4]); int sum=0; for (int i=0;i<numbers.length;i++) { sum+="numbers[i];" } system.out.println('sum of array elements:'+sum); numbers[2]="35;" update an element in the system.out.println('updated at index 2:'+numbers[2]); system.out.println('elements array:'); for (int number:numbers) system.out.println(number); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Element at index 0:10 Element at index 2:30 Element at index 4:50 Sum of array elements:150 Updated element at index 2:35 Elements in the array: 10 20 35 40 50 </pre> <h3>2) ArrayList:</h3> <p>ArrayList in Java is a dynamic data structure that allows for the storage and manipulation of elements. It is part of the Java Collections Framework and is implemented using an array internally.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Dynamic Size:</td> Unlike arrays, ArrayLists can dynamically grow or shrink in size as elements are added or removed. It eliminates the need for manual resizing and allows for handling varying amounts of data conveniently. </tr><tr><td>Easy Element Manipulation:</td> ArrayLists offer methods to add, remove, and modify elements at any position within the list. Its flexibility simplifies common operations such as insertion, deletion, and updating, making element manipulation more efficient. </tr><tr><td>Random Access:</td> ArrayLists support random Access to elements using their index, enabling quick retrieval and modification of elements at specific positions within the list. It facilitates efficient element access and enhances overall performance. </tr><tr><td>Compatibility with Java Collection Framework:</td> ArrayLists implement the List interface, making them compatible with other Collection classes in the Java Collections Framework. Its compatibility allows for seamless integration with various algorithms and operations provided by the framework. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Higher Memory Overhead:</td> ArrayLists require additional memory to maintain their internal structure, resulting in higher memory overhead compared to arrays. It can be a concern when dealing with large collections of elements. </tr><tr><td>Slower Insertion and Deletion:</td> Inserting or deleting elements in the middle of an ArrayList requires shifting elements, which can be time-consuming for large lists. In scenarios where frequent insertion or deletion operations are expected, other data structures like LinkedList may offer better performance. </tr><tr><td>Limited Performance for Search:</td> Searching for an element in an unsorted ArrayList requires iterating over the elements until a match is found. It is a linear search approach that results in slower search performance compared to data structures optimized for searching, such as HashSet or TreeMap. </tr><tr><td>No Primitive Type Support:</td> ArrayLists can only store objects and do not directly support primitive data types like int or char. To store primitive types, wrapper classes like Integer or Character need to be used, leading to potential autoboxing and unboxing overhead. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Creating an ArrayList:</td> Declare and initialize an ArrayList using the ArrayList class and specify the element type within the angle brackets. </tr><tr><td>Adding Elements:</td> Use the add method to append elements at the end of the ArrayList. </tr><tr><td>Accessing Elements:</td> Use the get technique to retrieve the price of detail at a selected index. </tr><tr><td>Modifying Elements:</td> Update the cost of detail at a specific index for the usage of the set approach. </tr><tr><td>Finding Size:</td> Use the dimensions method to get the cutting-edge quantity of factors in the ArrayList. </tr><tr><td>Removing Elements:</td> Use the remove approach to delete a detail at a specific index or via providing the object reference. </tr><tr><td>Iterating through the ArrayList:</td> Use loops to iterate over each element in the ArrayList and perform operations on them. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> ArrayListExample.java</p> <pre> import java.util.*; public class ArrayListExample { public static void main(String[] args) { // Create an ArrayList to store integers ArrayList numbers=new ArrayList(List.of(10,20,30,40,50)); //Access and print elements from the ArrayList System.out.println(&apos;Element at index 0:&apos;+numbers.get(0)); System.out.println(&apos;Element at index 2:&apos;+numbers.get(2)); System.out.println(&apos;Element at index 4:&apos;+numbers.get(4)); // Calculate and print the sum of all elements in the ArrayList int sum=numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum(); System.out.println(&apos;Sum of ArrayList elements:&apos;+sum); // Update an element in the ArrayList numbers.set(2,35); System.out.println(&apos;Updated element at index 2:&apos;+numbers.get(2)); // Iterate through the ArrayList using a for-each loop and print the elements System.out.println(&apos;Elements in the ArrayList:&apos;); for (int number:numbers) { System.out.println(number); } } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Element at index 0:10 Element at index 2:30 Element at index 4:50 Sum of ArrayList elements:150 Updated element at index 2:35 Elements in the ArrayList: 10 20 35 40 50 </pre> <h3>3) Linked List:</h3> <p>A linked list is a linear data structure in which elements are stored in separate objects called nodes. A reference link to the following node in the sequence is included in each node&apos;s data element. The list&apos;s final node links to null, indicating that the list has ended.</p> <p>Unlike arrays, linked lists do not require contiguous memory allocation. Each node in a linked list can be allocated independently, allowing for dynamic memory allocation and efficient insertion and deletion operations.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Dynamic Size:</td> LinkedList can grow or shrink dynamically, making it suitable for varying or unknown data sizes. </tr><tr><td>Efficient Insertion and Deletion:</td> Inserting or deleting elements within a LinkedList is efficient, as it does not require shifting elements. </tr><tr><td>No Contiguous Memory Requirement:</td> LinkedList does not need contiguous memory allocation, making it flexible and suitable for unpredictable memory situations. </tr><tr><td>Easy Modification:</td> LinkedList allows easy modification of elements by changing reference pointers, enabling efficient manipulation. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Slower Random Access:</td> LinkedList has slower random Access as it requires traversing the list to access elements by index. </tr><tr><td>Increased Memory Overhead:</td> LinkedList requires additional memory for references and nodes, increasing memory overhead compared to arrays. </tr><tr><td>Inefficient Search:</td> LinkedList has slower search operations, requiring sequential iteration to find specific elements. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Creating a LinkedList:</td> Declare and initialize a LinkedList using the LinkedList class. </tr><tr><td>Adding Elements:</td> Use the add method to append elements at the end of the LinkedList. </tr><tr><td>Accessing Elements:</td> Use the get method to retrieve the value of an element at a specific index. </tr><tr><td>Modifying Elements:</td> Update the value of an element at a particular index using the set method. </tr><tr><td>Removing Elements:</td> Use the remove method to delete an element at a specific index or by providing the object reference. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> LinkedList1.java</p> <pre> import java.util.*; public class LinkedList1 { public static void main(String[] args) { // Create a LinkedList to store integers LinkedList linkedList1 = new LinkedList(); // Add elements to the LinkedList linkedList1.add(10); linkedList1.add(20); linkedList1.add(30); linkedList1.add(40); linkedList1.add(50); // Print the LinkedList System.out.println(&apos;LinkedList:&apos;+linkedList1); // Remove an element from the LinkedList linkedList1.removeFirst(); System.out.println(&apos;LinkedList after removing first element:&apos;+linkedList1); // Check if an element exists in the LinkedList boolean containsElement=linkedList1.contains(30); System.out.println(&apos;LinkedList contains element 30?&apos;+containsElement); // Get the first and last elements of the LinkedList int firstElement=linkedList1.getFirst(); int lastElement=linkedList1.getLast(); System.out.println(&apos;First element:&apos;+firstElement); System.out.println(&apos;Last element:&apos;+lastElement); // Clear the LinkedList linkedList1.clear(); System.out.println(&apos;LinkedList after clearing:&apos;+linkedList1); } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> LinkedList:[10, 20, 30, 40, 50] LinkedList after removing first element:[20, 30, 40, 50] LinkedList contains element 30?true First element:20 Last element:50 LinkedList after clearing:[] </pre> <h3>4) Stack:</h3> <p>The Last-In-First-Out (LIFO) principle dictates that the element that was most recently inserted is also the element that is removed first. A stack is a linear data structure that follows this rule. It employs the commands &apos;push&apos; and &apos;pop&apos; to add elements to the stack and, accordingly, remove the top element from the stack. The &apos;peek&apos; technique additionally enables Access to the top element without removing it.</p> <p> <strong>Features of a stack:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>LIFO behavior:</td> The last element pushed onto the stack is the first one to be popped out, making it suitable for applications where the order of insertion and removal is important. </tr><tr><td>Limited Access:</td> Stacks typically provide restricted Access to elements. You can only access the topmost element, and to reach other elements, you need to pop the elements above them. </tr><tr><td>Dynamic size:</td> Stacks can be implemented using arrays or linked lists, allowing for a dynamic size. They can grow or shrink as needed during runtime. </tr></ol> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Simplicity:</td> Stacks are easy to understand and implement. </tr><tr><td>Efficiency:</td> Insertion and deletion operations have a time complexity of O(1). </tr><tr><td>Function call management:</td> Stacks efficiently manage function calls and variable storage. </tr><tr><td>Undo/Redo functionality:</td> Stacks enable undo and redo operations in applications. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Limited Access:</td> Access to elements is restricted to the top of the stack. </tr><tr><td>Size restrictions:</td> Stacks may have size limitations depending on the implementation. </tr><tr><td>Not suitable for all scenarios:</td> Stacks are specific to LIFO behavior and may not be appropriate in other cases. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> StackExample.java</p> <pre> import java.util.Stack; public class StackExample { public static void main(String[] args) { // Create a stack Stack stack=new Stack(); // Push elements onto the stack stack.push(10); stack.push(20); stack.push(30); // Print the top element of the stack System.out.println(&apos;Top element:&apos;+stack.peek()); // Pop elements from the stack int poppedElement=stack.pop(); System.out.println(&apos;Popped element:&apos;+poppedElement); // Check if the stack is empty System.out.println(&apos;Is stack empty?&apos;+stack.isEmpty()); // Get the size of the stack System.out.println(&apos;Stack size:&apos;+stack.size()); // Iterate over the stack System.out.println(&apos;Stack elements:&apos;); for (Integer element:stack) { System.out.println(element); } } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Top element:30 Popped element:30 Is stack empty?false Stack size:2 Stack elements: 10 20 </pre> <h3>5) Queue:</h3> <p>A queue is a linear data structure in Java that follows the First-In-First-Out (FIFO) principle. It represents a collection of elements where elements are inserted at the rear and removed from the front.</p> <p> <strong>Features:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Enqueue:</td> Adding an element to the rear of the queue. </tr><tr><td>Dequeue:</td> Removing an element from the front of the queue. </tr><tr><td>Peek:</td> Retrieve the element at the front of the queue without removing it. </tr><tr><td>Size:</td> Determining the number of elements in the queue. </tr><tr><td>Empty Check:</td> Checking if the queue is empty. </tr></ol> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>FIFO Behavior:</td> Elements are processed in the order of their insertion, ensuring the preservation of the original sequence. </tr><tr><td>Efficient Insertion and Removal:</td> Adding and removing elements from a queue is fast and has a constant time complexity of O(1). </tr><tr><td>Synchronization:</td> Java provides synchronized queue implementations, making them safe for concurrent programming. </tr><tr><td>Standardized Interface:</td> The Queue interface in Java offers a common set of methods, allowing easy interchangeability between different queue implementations. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>No Random Access:</td> Queues do not support direct Access to elements in the middle. Accessing specific positions requires dequeuing preceding elements. </tr><tr><td>Limited Size:</td> Some queue implementations have a fixed size or capacity, leading to overflow or exceptions when exceeding the maximum size. </tr><tr><td>Inefficient Search:</td> Searching for an element in a queue requires dequeuing until a match is found, resulting in a linear search with potentially high time complexity. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> QueueExample.java</p> <pre> import java.util.Stack; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class QueueExample { public static void main(String[] args) { // Create a Queue to store integers Queue queue=new LinkedList(); // Enqueue elements to the Queue queue.offer(10); queue.offer(20); queue.offer(30); queue.offer(40); queue.offer(50); //Access and print the front element of the Queue System.out.println(&apos;Front element:&apos;+queue.peek()); // Dequeue elements from the Queue and print them while (!queue.isEmpty()) { int element=queue.poll(); System.out.println(&apos;Dequeued element:&apos;+element); } } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Front element:10 Dequeued element:10 Dequeued element:20 Dequeued element:30 Dequeued element:40 Dequeued element:50 </pre> <h3>6) HashMap:</h3> <p>A HashMap is a data structure in Java that provides a way to store and retrieve key-value pairs. It is part of the Java Collections Framework and is implemented based on the hash table data structure.</p> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ul> <tr><td>put(key, value):</td> Inserts the specified key-value pair into the HashMap. </tr><tr><td>get(key):</td> Retrieves the value associated with the specified key. </tr><tr><td>containsKey(key):</td> Checks if the HashMap contains the specified key. </tr><tr><td>containsValue(value):</td> Checks if the HashMap contains the specified value. </tr><tr><td>remove(key):</td> Removes the key-value pair associated with the specified key from the HashMap. </tr><tr><td>size():</td> Returns the number of key-value pairs in the HashMap. </tr><tr><td>isEmpty():</td> Checks if the HashMap is empty. </tr><tr><td>keySet():</td> Returns a Set containing all the keys in the HashMap. </tr><tr><td>values():</td> Returns a Collection containing all the values in the HashMap. </tr><tr><td>clear():</td> Removes all the key-value pairs from the HashMap. </tr></ul> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Efficient Retrieval:</td> HashMap provides fast retrieval of values based on keys with constant-time complexity O(1). </tr><tr><td>Flexible Key-Value Pairing:</td> HashMap allows any non-null object as a key, enabling custom-defined keys for storing and retrieving data. </tr><tr><td>Dynamic Size:</td> HashMap can dynamically grow or shrink in size to handle varying amounts of data. </tr><tr><td>Compatibility with Java Collections Framework:</td> HashMap implements the Map interface, allowing seamless integration with other Collection classes. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Lack of Ordering:</td> HashMap does not preserve the order of elements. Use LinkedHashMap or TreeMap for specific ordering requirements. </tr><tr><td>Increased Memory Overhead:</td> HashMap requires additional memory for hash codes and internal structure compared to simpler data structures. </tr><tr><td>Slower Iteration:</td> Iterating over a HashMap can be slower compared to arrays or lists due to traversing the underlying hash table. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> HashMapExample.java</p> <pre> import java.util.HashMap; public class HashMapExample { public static void main(String[] args) { // Create a HashMap to store String keys and Integer values HashMap hashMap=new HashMap(); // Add key-value pairs to the HashMap hashMap.put(&apos;John&apos;,25); hashMap.put(&apos;Alice&apos;,30); hashMap.put(&apos;Bob&apos;,35); //Access and print values based on keys System.out.println(&apos;Age of John:&apos;+hashMap.get(&apos;John&apos;)); System.out.println(&apos;Age of Alice:&apos;+hashMap.get(&apos;Alice&apos;)); // Check if a key exists in the HashMap System.out.println(&apos;Is Bob present?&apos;+hashMap.containsKey(&apos;Bob&apos;)); // Update the value associated with a key hashMap.put(&apos;Alice&apos;,32); // Remove a key-value pair from the HashMap hashMap.remove(&apos;John&apos;); // Print all key-value pairs in the HashMap System.out.println(&apos;Key-Value pairs in the HashMap:&apos;); for (String key : hashMap.keySet()) { System.out.println(key+&apos;:&apos;+hashMap.get(key)); } // Check the size of the HashMap System.out.println(&apos;Size of the HashMap:&apos;+hashMap.size()); } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Age of John:25 Age of Alice:30 Is Bob present?true Key-Value pairs in the HashMap: Bob:35 Alice:32 Size of the HashMap:2 </pre> <h3>7) HashSet:</h3> <p>HashSet is a data structure in Java that implements the Set interface and stores elements in a hash table.</p> <p> <strong>Features:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Stores unique elements:</td> HashSet does not allow duplicate elements. Each element in the HashSet is unique. </tr><tr><td>Uses hash-based lookup:</td> HashSet uses the hash value of each element to determine its storage location, providing efficient element retrieval. </tr><tr><td>Unordered collection:</td> The elements in a HashSet are not stored in a specific order. The order of elements may change over time. </tr></ol> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Fast element lookup:</td> HashSet provides fast lookup operations, making it efficient to check if an element exists in the set. </tr><tr><td>No duplicate elements:</td> HashSet automatically handles duplicate elements and ensures that each element is unique. </tr><tr><td>Integration with Java Collections Framework:</td> HashSet implements the Set interface, making it compatible with other collection classes in the Java Collections Framework. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>No guaranteed order:</td> HashSet does not maintain the order of elements. If the order of elements is important, HashSet is not suitable. </tr><tr><td>No indexing:</td> HashSet does not provide direct indexing or positional Access to elements. To access elements, you need to iterate over the set. </tr><tr><td>Higher memory overhead:</td> HashSet requires additional memory to store hash values and maintain the hash table structure, resulting in higher memory usage compared to some other data structures. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> HashSetExample.java</p> <pre> import java.util.HashSet; public class HashSetExample { public static void main(String[] args) { // Create a HashSet HashSet set=new HashSet(); // Add elements to the HashSet set.add(&apos;Apple&apos;); set.add(&apos;Banana&apos;); set.add(&apos;Orange&apos;); set.add(&apos;Grapes&apos;); set.add(&apos;Mango&apos;); // Print the HashSet System.out.println(&apos;HashSet:&apos;+set); // Check if an element exists System.out.println(&apos;Contains &apos;Apple&apos;:&apos;+set.contains(&apos;Apple&apos;)); // Remove an element set.remove(&apos;Banana&apos;); // Print the updated HashSet System.out.println(&apos;Updated HashSet:&apos;+set); // Get the size of the HashSet System.out.println(&apos;Size of HashSet:&apos;+set.size()); // Clear the HashSet set.clear(); // Check if the HashSet is empty System.out.println(&apos;Is HashSet empty?&apos;+set.isEmpty()); } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> HashSet:[Apple, Grapes, Mango, Orange, Banana] Contains &apos;Apple&apos;:true Updated HashSet:[Apple, Grapes, Mango, Orange] Size of HashSet:4 Is HashSet empty?true </pre> <h3>8) TreeSet:</h3> <p>TreeSet is an implementation of the SortedSet interface in Java that uses a self-balancing binary search tree called a red-black tree to store elements in sorted order.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Sorted Order:</td> TreeSet automatically maintains the elements in a sorted order based on their natural ordering or a custom comparator. It allows for efficient searching and retrieval of elements in ascending or descending order. </tr><tr><td>No Duplicate Elements:</td> TreeSet does not allow duplicate elements. It ensures that each element in the set is unique, which can be useful in scenarios where duplicate values should be avoided. </tr><tr><td>Efficient Operations:</td> TreeSet provides efficient operations like insertion, deletion, and searching. These operations have a time complexity of O(log n), where n is the number of elements in the set. </tr><tr><td>Navigable Set Operations:</td> TreeSet provides additional navigational methods, such as higher(), lower(), ceiling(), and floor(), which allow you to find elements that are greater than, less than, or equal to a given value. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Overhead:</td> TreeSet requires additional memory to store the internal data structure, which can lead to higher memory overhead compared to other set implementations. </tr><tr><td>Slower Insertion and Removal:</td> Insertion and removal operations in TreeSet involve maintaining the sorted order of elements, which may require tree restructuring. It can make these operations slightly slower compared to HashSet or LinkedHashSet. </tr><tr><td>Limited Customization:</td> TreeSet is primarily designed for natural ordering or a single custom comparator. It may need more flexibility for multiple sorting criteria or complex sorting logic. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ul> <tr><td>add(element):</td> Adds an element to the TreeSet while maintaining the sorted order. </tr><tr><td>remove(element):</td> Removes the specified element from the TreeSet. </tr><tr><td>contains(element):</td> Checks if the TreeSet contains the specified element. </tr><tr><td>size():</td> Returns the number of elements in the TreeSet. </tr><tr><td>first():</td> Returns the first (lowest) element in the TreeSet. </tr><tr><td>last():</td> Returns the last (highest) element in the TreeSet. </tr><tr><td>higher(element):</td> Returns the least element in the TreeSet that is strictly greater than the given element. </tr><tr><td>lower(element):</td> Returns the greatest element in the TreeSet that is strictly less than the given element. </tr></ul> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> TreeSetExample.java</p> <pre> import java.util.TreeSet; public class TreeSetExample { public static void main(String[] args) { // Create a TreeSet TreeSet numbers=new TreeSet(); // Add elements to the TreeSet numbers.add(5); numbers.add(2); numbers.add(8); numbers.add(1); numbers.add(4); // Print the TreeSet System.out.println(&apos;Elements in the TreeSet:&apos;+numbers); // Check if an element exists System.out.println(&apos;Does TreeSet contain 4?&apos;+numbers.contains(4)); // Remove an element numbers.remove(2); // Print the TreeSet after removal System.out.println(&apos;Elements in the TreeSet after removal:&apos;+numbers); // Get the size of the TreeSet System.out.println(&apos;Size of the TreeSet:&apos;+numbers.size()); // Get the first and last element System.out.println(&apos;First element:&apos;+numbers.first()); System.out.println(&apos;Last element:&apos;+numbers.last()); // Iterate over the TreeSet System.out.println(&apos;Iterating over the TreeSet:&apos;); for (int number:numbers) { System.out.println(number); } } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Elements in the TreeSet:[1, 2, 4, 5, 8] Does TreeSet contain 4? true Elements in the TreeSet after removal:[1, 4, 5, 8] Size of the TreeSet:4First element:1 Last element:8 Iterating over the TreeSet: 1 4 5 8 </pre> <h3>9) TreeMap:</h3> <p>TreeMap is a class in Java that implements the Map interface and provides a sorted key-value mapping based on the natural order of the keys or a custom comparator.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Sorted Ordering:</td> TreeMap maintains the keys in sorted order, which allows for efficient searching, retrieval, and range-based operations. </tr><tr><td>Key-Value Mapping:</td> TreeMap stores key-value pairs, enabling efficient lookup and retrieval of values based on the associated keys. </tr><tr><td>Red-Black Tree Implementation:</td> TreeMap uses a balanced binary search tree (Red-Black Tree) internally, ensuring efficient performance even for large datasets. </tr><tr><td>Support for Custom Comparators:</td> TreeMap allows the use of custom comparators to define the sorting order of the keys, providing flexibility in sorting criteria. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Memory Overhead:</td> TreeMap requires additional memory to store the internal tree structure and associated objects, resulting in higher memory usage compared to simpler data structures like HashMap. </tr><tr><td>Slower Insertion and Deletion:</td> Insertion and deletion operations in TreeMap have a time complexity of O(log n) due to the need for tree restructuring, making them slower compared to HashMap or LinkedHashMap. </tr><tr><td>Limited Performance for Unsorted Data:</td> TreeMap performs efficiently for sorted data, but its performance can degrade when dealing with unsorted data or frequent modifications, as it requires maintaining the sorted order. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ul> <tr><td>put(key, value):</td> Inserts a key-value pair into the TreeMap. </tr><tr><td>get(key):</td> Retrieves the value associated with the specified key. </tr><tr><td>containsKey(key):</td> Checks if the TreeMap contains a specific key. </tr><tr><td>remove(key):</td> Removes the key-value pair associated with the specified key. </tr><tr><td>size():</td> Returns the number of key-value pairs in the TreeMap. </tr><tr><td>keySet():</td> Returns a set of all keys in the TreeMap. </tr><tr><td>values():</td> Returns a collection of all values in the TreeMap. </tr><tr><td>entrySet():</td> Returns a set of key-value pairs in the TreeMap. </tr></ul> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> TreeMapExample.java</p> <pre> import java.util.TreeMap; public class TreeMapExample { public static void main(String[] args) { // Create a TreeMap TreeMap scores=new TreeMap(); // Insert key-value pairs into the TreeMap scores.put(&apos;Alice&apos;,90); scores.put(&apos;Bob&apos;,80); scores.put(&apos;Charlie&apos;,95); scores.put(&apos;David&apos;,87); scores.put(&apos;Eve&apos;,92); //Access and print values from the TreeMap System.out.println(&apos;Score of Alice:&apos;+scores.get(&apos;Alice&apos;)); System.out.println(&apos;Score of Charlie:&apos;+scores.get(&apos;Charlie&apos;)); System.out.println(&apos;Score of David:&apos;+scores.get(&apos;David&apos;)); // Update a value in the TreeMap scores.put(&apos;Bob&apos;,85); // Remove a key-value pair from the TreeMap scores.remove(&apos;Eve&apos;); // Iterate through the TreeMap using a for-each loop System.out.println(&apos;Scores in the TreeMap:&apos;); for (String name:scores.keySet()) { int score=scores.get(name); System.out.println(name+&apos;:&apos;+score); } } } </pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> Score of Alice:90 Score of Charlie:95 Score of David:87 Scores in the TreeMap: Alice:90 Bob:85 Charlie:95 David:87 </pre> <h3>10) Graph:</h3> <p>Graphs are data structure that represents a collection of interconnected nodes or vertices. They are composed of vertices and edges, where vertices represent entities and edges represent the relationships between those entities.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Versatility:</td> Graphs can represent a wide range of real-world scenarios, making them suitable for various applications such as social networks, transportation systems, and computer networks. </tr><tr><td>Relationship Representation:</td> Graphs provide a natural way to represent relationships and connections between entities, allowing for efficient analysis and traversal of these relationships. </tr><tr><td>Efficient Search and Traversal:</td> Graph algorithms like breadth-first search (BFS) and depth-first search (DFS) enable efficient traversal and searching of the graph&apos;s vertices and edges. </tr><tr><td>Modeling Complex Relationships:</td> Graphs can model complex relationships, including hierarchical structures, cyclic dependencies, and multiple connections between entities. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Space Complexity:</td> Graphs can consume a significant amount of memory, especially large-scale graphs with many vertices and edges. </tr><tr><td>The complexity of Operations:</td> Certain graph operations, such as finding the shortest path or detecting cycles, can have high time complexity, particularly in dense graphs. </tr><tr><td>Difficulty in Maintenance:</td> Modifying or updating a graph can be complex, as changes in the graph&apos;s structure may impact its connectivity and existing algorithms. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> GraphExample.java</p> <pre> import java.util.*; public class GraphExample { private int V; // Number of vertices private List<list> adjacencyList; // Adjacency list representation public GraphExample(int V) { this.V=V; adjacencyList=new ArrayList(V); // Initialize the adjacency list for (int i=0;i<v;i++) { adjacencylist.add(new arraylist()); } function to add an edge between two vertices public void addedge(int source,int destination) adjacencylist.get(source).add(destination); adjacencylist.get(destination).add(source); perform breadth-first search traversal of the graph bfs(int startvertex) boolean[] visited="new" boolean[v]; queue linkedlist(); visited[startvertex]="true;" queue.add(startvertex); while (!queue.isempty()) int currentvertex="queue.poll();" system.out.print(currentvertex+' '); list neighbors="adjacencyList.get(currentVertex);" for (int neighbor:neighbors) if (!visited[neighbor]) visited[neighbor]="true;" queue.add(neighbor); system.out.println(); depth-first dfs(int dfsutil(startvertex,visited); private dfsutil(int vertex,boolean[] visited) visited[vertex]="true;" system.out.print(vertex+' dfsutil(neighbor,visited); static main(string[] args) v="5;" number graphexample graphexample(v); edges graph.addedge(0,1); graph.addedge(0,2); graph.addedge(1,3); graph.addedge(2,3); graph.addedge(2,4); system.out.print('bfs traversal: graph.bfs(0); system.out.print('dfs graph.dfs(0); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> BFS traversal: 0 1 2 3 4 DFS traversal: 0 1 3 2 4 </pre> <h3>11) Tree:</h3> <p>A tree is a widely used data structure in computer science that represents a hierarchical structure. It consists of nodes connected by edges, where each node can have zero or more child nodes.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Hierarchical Structure:</td> Trees provide a natural way to represent hierarchical relationships, such as file systems, organization charts, or HTML/XML documents. </tr><tr><td>Efficient Search:</td> Binary search trees enable efficient searching with a time complexity of O(log n), making them suitable for storing and retrieving sorted data. </tr><tr><td>Fast Insertion and Deletion:</td> Tree data structures offer efficient insertion and deletion operations, especially when balanced, such as AVL trees or Red-Black trees. </tr><tr><td>Ordered Iteration:</td> In-order traversal of a binary search tree gives elements in a sorted order, which is helpful for tasks like printing elements in sorted order or finding the next/previous element. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>High Memory Overhead:</td> Trees require additional memory to store node references or pointers, which can result in higher memory usage compared to linear data structures like arrays or lists. </tr><tr><td>Complex Implementation:</td> Implementing and maintaining a tree data structure can be more complex compared to other data structures like arrays or lists, especially for balanced tree variants. </tr><tr><td>Limited Operations:</td> Some tree variants, like binary search trees, do not support efficient operations like finding the kth smallest element or finding the rank of an element. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Insertion:</td> Add a new node to the tree. </tr><tr><td>Deletion:</td> Remove a node from the tree. </tr><tr><td>Search:</td> Find a specific node or element in the tree. </tr><tr><td>Traversal:</td> Traverse the tree in different orders, such as in-order, pre-order, or post-order. </tr><tr><td>Height/Depth:</td> Calculate the height or depth of the tree. </tr><tr><td>Balance:</td> Ensure the tree remains balanced to maintain efficient operations. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> TreeExample.java</p> <pre> import java.util.*; class TreeNode { int value; TreeNode left; TreeNode right; public TreeNode(int value) { this.value = value; left = null; right = null; } } public class TreeExample { public static void main(String[] args) { // Create a binary search tree TreeNode root = new TreeNode(50); root.left = new TreeNode(30); root.right = new TreeNode(70); root.left.left = new TreeNode(20); root.left.right = new TreeNode(40); root.right.left = new TreeNode(60); root.right.right = new TreeNode(80); // Perform common operations System.out.println(&apos;In-order Traversal:&apos;); inOrderTraversal(root); System.out.println(&apos;
Search for value 40: &apos;+search(root, 40)); System.out.println(&apos;Search for value 90: &apos;+search(root, 90)); int minValue = findMinValue(root); System.out.println(&apos;Minimum value in the tree: &apos;+minValue); int maxValue = findMaxValue(root); System.out.println(&apos;Maximum value in the tree: &apos;+maxValue); } // In-order traversal: left subtree, root, right subtree public static void inOrderTraversal(TreeNode node) { if (node != null) { inOrderTraversal(node.left); System.out.print(node.value + &apos; &apos;); inOrderTraversal(node.right); } } // Search for a value in the tree public static boolean search(TreeNode node, int value) { if (node == null) return false; if (node.value == value) return true; if (value <node.value) return search(node.left, value); else search(node.right, } find the minimum value in tree public static int findminvalue(treenode node) { if (node.left="=" null) node.value; findminvalue(node.left); maximum findmaxvalue(treenode (node.right="=" findmaxvalue(node.right); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> In-order Traversal:20 30 40 50 60 70 80 Search for value 40: true Search for value 90: false Minimum value in the tree: 20 Maximum value in the tree: 80 </pre> <hr></node.value)></pre></v;i++)></list></pre></numbers.length;i++)>

2) Elenco array:

ArrayList in Java è una struttura dati dinamica che consente l'archiviazione e la manipolazione di elementi. Fa parte del Java Collections Framework ed è implementato internamente utilizzando un array.

Vantaggi:

    Dimensione dinamica:A differenza degli array, gli ArrayList possono aumentare o ridurre dinamicamente le dimensioni man mano che gli elementi vengono aggiunti o rimossi. Elimina la necessità di ridimensionamento manuale e consente di gestire comodamente quantità variabili di dati.Manipolazione semplice degli elementi:Gli ArrayList offrono metodi per aggiungere, rimuovere e modificare elementi in qualsiasi posizione all'interno dell'elenco. La sua flessibilità semplifica le operazioni comuni come l'inserimento, la cancellazione e l'aggiornamento, rendendo più efficiente la manipolazione degli elementi.Accesso casuale:Gli ArrayList supportano l'accesso casuale agli elementi utilizzando il relativo indice, consentendo il recupero e la modifica rapidi di elementi in posizioni specifiche all'interno dell'elenco. Facilita l'accesso efficiente agli elementi e migliora le prestazioni generali.Compatibilità con Java Collection Framework:Gli ArrayList implementano l'interfaccia List, rendendoli compatibili con altre classi Collection nel Java Collections Framework. La sua compatibilità consente una perfetta integrazione con vari algoritmi e operazioni forniti dal framework.

Svantaggi:

    Maggiore sovraccarico di memoria:Gli ArrayList richiedono memoria aggiuntiva per mantenere la propria struttura interna, con conseguente sovraccarico di memoria più elevato rispetto agli array. Può essere una preoccupazione quando si ha a che fare con grandi raccolte di elementi.Inserimento ed eliminazione più lenti:L'inserimento o l'eliminazione di elementi nel mezzo di un ArrayList richiede lo spostamento degli elementi, il che può richiedere molto tempo per elenchi di grandi dimensioni. Negli scenari in cui sono previste frequenti operazioni di inserimento o eliminazione, altre strutture dati come LinkedList possono offrire prestazioni migliori.Prestazioni limitate per la ricerca:La ricerca di un elemento in un ArrayList non ordinato richiede l'iterazione sugli elementi finché non viene trovata una corrispondenza. Si tratta di un approccio di ricerca lineare che si traduce in prestazioni di ricerca più lente rispetto alle strutture dati ottimizzate per la ricerca, come HashSet o TreeMap.Nessun supporto per il tipo primitivo:Gli ArrayList possono memorizzare solo oggetti e non supportano direttamente tipi di dati primitivi come int o char. Per memorizzare tipi primitivi, è necessario utilizzare classi wrapper come Integer o Character, il che comporta un potenziale sovraccarico di autoboxing e unboxing.

Funzioni:

rendere eseguibile lo script di shell
    Creazione di un ArrayList:Dichiarare e inizializzare un ArrayList utilizzando la classe ArrayList e specificare il tipo di elemento tra parentesi angolari.Aggiunta di elementi:Utilizza il metodo add per aggiungere elementi alla fine dell'ArrayList.Accesso agli elementi:Utilizzare la tecnica get per recuperare il prezzo del dettaglio in un indice selezionato.Elementi di modifica:Aggiorna il costo del dettaglio a un indice specifico per l'utilizzo dell'approccio impostato.Trovare la dimensione:Utilizza il metodo delle dimensioni per ottenere la massima quantità di fattori nell'ArrayList.Rimozione di elementi:Utilizzare l'approccio di rimozione per eliminare un dettaglio in un indice specifico o fornendo il riferimento all'oggetto.Iterando attraverso l'ArrayList:Utilizza i cicli per scorrere ogni elemento nell'ArrayList ed eseguire operazioni su di essi.

Implementazione:

Nome del file: EsempioListArray.java

 import java.util.*; public class ArrayListExample { public static void main(String[] args) { // Create an ArrayList to store integers ArrayList numbers=new ArrayList(List.of(10,20,30,40,50)); //Access and print elements from the ArrayList System.out.println(&apos;Element at index 0:&apos;+numbers.get(0)); System.out.println(&apos;Element at index 2:&apos;+numbers.get(2)); System.out.println(&apos;Element at index 4:&apos;+numbers.get(4)); // Calculate and print the sum of all elements in the ArrayList int sum=numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum(); System.out.println(&apos;Sum of ArrayList elements:&apos;+sum); // Update an element in the ArrayList numbers.set(2,35); System.out.println(&apos;Updated element at index 2:&apos;+numbers.get(2)); // Iterate through the ArrayList using a for-each loop and print the elements System.out.println(&apos;Elements in the ArrayList:&apos;); for (int number:numbers) { System.out.println(number); } } } 

Produzione:

 Element at index 0:10 Element at index 2:30 Element at index 4:50 Sum of ArrayList elements:150 Updated element at index 2:35 Elements in the ArrayList: 10 20 35 40 50 

3) Elenco collegato:

Una lista concatenata è una struttura dati lineare in cui gli elementi sono memorizzati in oggetti separati chiamati nodi. Un collegamento di riferimento al nodo successivo nella sequenza è incluso nell'elemento dati di ciascun nodo. Il nodo finale dell'elenco si collega a null, indicando che l'elenco è terminato.

A differenza degli array, gli elenchi collegati non richiedono un'allocazione di memoria contigua. Ciascun nodo in un elenco collegato può essere allocato in modo indipendente, consentendo l'allocazione dinamica della memoria e operazioni di inserimento ed eliminazione efficienti.

come recuperare app nascoste

Vantaggi:

    Dimensione dinamica:LinkedList può crescere o ridursi dinamicamente, rendendolo adatto a dimensioni di dati variabili o sconosciute.Inserimento ed eliminazione efficienti:L'inserimento o l'eliminazione di elementi all'interno di una LinkedList è efficiente, poiché non richiede lo spostamento degli elementi.Nessun requisito di memoria contigua:LinkedList non necessita di allocazione di memoria contigua, rendendolo flessibile e adatto a situazioni di memoria imprevedibili.Modifica facile:LinkedList consente una facile modifica degli elementi modificando i puntatori di riferimento, consentendo una manipolazione efficiente.

Svantaggi:

    Accesso casuale più lento:LinkedList ha un accesso casuale più lento poiché richiede l'attraversamento dell'elenco per accedere agli elementi in base all'indice.Maggiore sovraccarico di memoria:LinkedList richiede memoria aggiuntiva per riferimenti e nodi, aumentando il sovraccarico di memoria rispetto agli array.Ricerca inefficiente:LinkedList ha operazioni di ricerca più lente, che richiedono un'iterazione sequenziale per trovare elementi specifici.

Funzioni:

    Creazione di una lista collegata:Dichiara e inizializza una LinkedList utilizzando la classe LinkedList.Aggiunta di elementi:Utilizza il metodo add per aggiungere elementi alla fine della LinkedList.Accesso agli elementi:Utilizzare il metodo get per recuperare il valore di un elemento in un indice specifico.Elementi di modifica:Aggiorna il valore di un elemento in un particolare indice utilizzando il metodo set.Rimozione di elementi:Utilizzare il metodo di rimozione per eliminare un elemento in corrispondenza di un indice specifico o fornendo il riferimento all'oggetto.

Implementazione:

Nome del file: Lista collegata1.java

 import java.util.*; public class LinkedList1 { public static void main(String[] args) { // Create a LinkedList to store integers LinkedList linkedList1 = new LinkedList(); // Add elements to the LinkedList linkedList1.add(10); linkedList1.add(20); linkedList1.add(30); linkedList1.add(40); linkedList1.add(50); // Print the LinkedList System.out.println(&apos;LinkedList:&apos;+linkedList1); // Remove an element from the LinkedList linkedList1.removeFirst(); System.out.println(&apos;LinkedList after removing first element:&apos;+linkedList1); // Check if an element exists in the LinkedList boolean containsElement=linkedList1.contains(30); System.out.println(&apos;LinkedList contains element 30?&apos;+containsElement); // Get the first and last elements of the LinkedList int firstElement=linkedList1.getFirst(); int lastElement=linkedList1.getLast(); System.out.println(&apos;First element:&apos;+firstElement); System.out.println(&apos;Last element:&apos;+lastElement); // Clear the LinkedList linkedList1.clear(); System.out.println(&apos;LinkedList after clearing:&apos;+linkedList1); } } 

Produzione:

 LinkedList:[10, 20, 30, 40, 50] LinkedList after removing first element:[20, 30, 40, 50] LinkedList contains element 30?true First element:20 Last element:50 LinkedList after clearing:[] 

4) Pila:

Il principio LIFO (Last-In-First-Out) impone che l'elemento inserito più recentemente sia anche l'elemento rimosso per primo. Uno stack è una struttura di dati lineare che segue questa regola. Utilizza i comandi 'push' e 'pop' per aggiungere elementi allo stack e, di conseguenza, rimuovere l'elemento in cima allo stack. La tecnica 'peek' consente inoltre l'accesso all'elemento superiore senza rimuoverlo.

Caratteristiche di una pila:

    Comportamento LIFO:L'ultimo elemento inserito nella pila è il primo a fuoriuscire, rendendolo adatto ad applicazioni in cui l'ordine di inserimento e rimozione è importante.Accesso limitato:Gli stack in genere forniscono un accesso limitato agli elementi. Puoi accedere solo all'elemento più in alto e per raggiungere altri elementi devi far apparire gli elementi sopra di essi.Dimensione dinamica:Gli stack possono essere implementati utilizzando array o elenchi collegati, consentendo una dimensione dinamica. Possono crescere o ridursi in base alle esigenze durante il runtime.

Vantaggi:

    Semplicità:Gli stack sono facili da comprendere e implementare.Efficienza:Le operazioni di inserimento e cancellazione hanno una complessità temporale pari a O(1).Gestione delle chiamate di funzione:Gli stack gestiscono in modo efficiente le chiamate di funzione e l'archiviazione delle variabili.Funzionalità Annulla/Ripeti:Gli stack consentono di annullare e ripetere le operazioni nelle applicazioni.

Svantaggi:

    Accesso limitato:L'accesso agli elementi è limitato alla parte superiore dello stack.Restrizioni sulle dimensioni:Gli stack possono avere limitazioni di dimensione a seconda dell'implementazione.Non adatto a tutti gli scenari:Gli stack sono specifici del comportamento LIFO e potrebbero non essere appropriati in altri casi.

Implementazione:

Nome del file: StackExample.java

 import java.util.Stack; public class StackExample { public static void main(String[] args) { // Create a stack Stack stack=new Stack(); // Push elements onto the stack stack.push(10); stack.push(20); stack.push(30); // Print the top element of the stack System.out.println(&apos;Top element:&apos;+stack.peek()); // Pop elements from the stack int poppedElement=stack.pop(); System.out.println(&apos;Popped element:&apos;+poppedElement); // Check if the stack is empty System.out.println(&apos;Is stack empty?&apos;+stack.isEmpty()); // Get the size of the stack System.out.println(&apos;Stack size:&apos;+stack.size()); // Iterate over the stack System.out.println(&apos;Stack elements:&apos;); for (Integer element:stack) { System.out.println(element); } } } 

Produzione:

 Top element:30 Popped element:30 Is stack empty?false Stack size:2 Stack elements: 10 20 

5) Coda:

Una coda è una struttura dati lineare in Java che segue il principio FIFO (First-In-First-Out). Rappresenta una raccolta di elementi in cui gli elementi vengono inseriti nella parte posteriore e rimossi nella parte anteriore.

Caratteristiche:

    Accodare:Aggiunta di un elemento in fondo alla coda.Decoda:Rimozione di un elemento dalla parte anteriore della coda.Sbirciare:Recupera l'elemento in testa alla coda senza rimuoverlo.Misurare:Determinazione del numero di elementi nella coda.Assegno vuoto:Verifica se la coda è vuota.

Vantaggi:

    Comportamento FIFO:Gli elementi vengono elaborati secondo l'ordine di inserimento, garantendo la conservazione della sequenza originaria.Inserimento e rimozione efficienti:L'aggiunta e la rimozione di elementi da una coda è rapida e ha una complessità temporale costante pari a O(1).Sincronizzazione:Java fornisce implementazioni di code sincronizzate, rendendole sicure per la programmazione simultanea.Interfaccia standardizzata:L'interfaccia Queue in Java offre un insieme comune di metodi, consentendo una facile intercambiabilità tra le diverse implementazioni della coda.

Svantaggi:

    Nessun accesso casuale:Le code non supportano l'accesso diretto agli elementi centrali. L'accesso a posizioni specifiche richiede la rimozione degli elementi precedenti.Dimensioni limitate:Alcune implementazioni della coda hanno una dimensione o capacità fissa, che porta a overflow o eccezioni quando si supera la dimensione massima.Ricerca inefficiente:La ricerca di un elemento in una coda richiede la rimozione dalla coda finché non viene trovata una corrispondenza, risultando in una ricerca lineare con una complessità temporale potenzialmente elevata.

Implementazione:

Nome del file: QueueExample.java

 import java.util.Stack; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class QueueExample { public static void main(String[] args) { // Create a Queue to store integers Queue queue=new LinkedList(); // Enqueue elements to the Queue queue.offer(10); queue.offer(20); queue.offer(30); queue.offer(40); queue.offer(50); //Access and print the front element of the Queue System.out.println(&apos;Front element:&apos;+queue.peek()); // Dequeue elements from the Queue and print them while (!queue.isEmpty()) { int element=queue.poll(); System.out.println(&apos;Dequeued element:&apos;+element); } } } 

Produzione:

 Front element:10 Dequeued element:10 Dequeued element:20 Dequeued element:30 Dequeued element:40 Dequeued element:50 

6) HashMap:

Una HashMap è una struttura dati in Java che fornisce un modo per archiviare e recuperare coppie chiave-valore. Fa parte del Java Collections Framework ed è implementato in base alla struttura dei dati della tabella hash.

Funzioni:

    put(chiave, valore):Inserisce la coppia chiave-valore specificata nell'HashMap.ottenere(chiave):Recupera il valore associato alla chiave specificata.contieneChiave(chiave):Controlla se HashMap contiene la chiave specificata.contieneValore(valore):Controlla se HashMap contiene il valore specificato.rimuovi(chiave):Rimuove la coppia chiave-valore associata alla chiave specificata da HashMap.misurare():Restituisce il numero di coppie chiave-valore nell'HashMap.è vuoto():Controlla se HashMap è vuoto.mazzo di chiavi():Restituisce un Set contenente tutte le chiavi nell'HashMap.valori():Restituisce una raccolta contenente tutti i valori nell'HashMap.chiaro():Rimuove tutte le coppie chiave-valore da HashMap.

Vantaggi:

    Recupero efficiente:HashMap fornisce un recupero rapido di valori in base a chiavi con complessità a tempo costante O(1).Accoppiamento chiave-valore flessibile:HashMap consente qualsiasi oggetto non nullo come chiave, abilitando chiavi personalizzate per l'archiviazione e il recupero dei dati.Dimensione dinamica:HashMap può aumentare o ridurre dinamicamente le dimensioni per gestire quantità variabili di dati.Compatibilità con Java Collections Framework:HashMap implementa l'interfaccia Map, consentendo una perfetta integrazione con altre classi Collection.

Svantaggi:

    Mancanza di ordine:HashMap non preserva l'ordine degli elementi. Utilizza LinkedHashMap o TreeMap per requisiti di ordinazione specifici.Maggiore sovraccarico di memoria:HashMap richiede memoria aggiuntiva per i codici hash e la struttura interna rispetto alle strutture dati più semplici.Iterazione più lenta:L'iterazione su una HashMap può essere più lenta rispetto agli array o agli elenchi a causa dell'attraversamento della tabella hash sottostante.

Implementazione:

Nome del file: HashMapExample.java

 import java.util.HashMap; public class HashMapExample { public static void main(String[] args) { // Create a HashMap to store String keys and Integer values HashMap hashMap=new HashMap(); // Add key-value pairs to the HashMap hashMap.put(&apos;John&apos;,25); hashMap.put(&apos;Alice&apos;,30); hashMap.put(&apos;Bob&apos;,35); //Access and print values based on keys System.out.println(&apos;Age of John:&apos;+hashMap.get(&apos;John&apos;)); System.out.println(&apos;Age of Alice:&apos;+hashMap.get(&apos;Alice&apos;)); // Check if a key exists in the HashMap System.out.println(&apos;Is Bob present?&apos;+hashMap.containsKey(&apos;Bob&apos;)); // Update the value associated with a key hashMap.put(&apos;Alice&apos;,32); // Remove a key-value pair from the HashMap hashMap.remove(&apos;John&apos;); // Print all key-value pairs in the HashMap System.out.println(&apos;Key-Value pairs in the HashMap:&apos;); for (String key : hashMap.keySet()) { System.out.println(key+&apos;:&apos;+hashMap.get(key)); } // Check the size of the HashMap System.out.println(&apos;Size of the HashMap:&apos;+hashMap.size()); } } 

Produzione:

 Age of John:25 Age of Alice:30 Is Bob present?true Key-Value pairs in the HashMap: Bob:35 Alice:32 Size of the HashMap:2 

7) Set di hash:

HashSet è una struttura dati in Java che implementa l'interfaccia Set e memorizza gli elementi in una tabella hash.

Caratteristiche:

    Memorizza elementi unici:HashSet non consente elementi duplicati. Ogni elemento nell'HashSet è unico.Utilizza la ricerca basata su hash:HashSet utilizza il valore hash di ciascun elemento per determinare la sua posizione di archiviazione, fornendo un recupero efficiente degli elementi.Raccolta non ordinata:Gli elementi in un HashSet non vengono archiviati in un ordine specifico. L'ordine degli elementi può cambiare nel tempo.

Vantaggi:

    Ricerca rapida degli elementi:HashSet fornisce operazioni di ricerca rapide, rendendo efficiente il controllo se un elemento esiste nel set.Nessun elemento duplicato:HashSet gestisce automaticamente gli elementi duplicati e garantisce che ogni elemento sia unico.Integrazione con Java Collections Framework:HashSet implementa l'interfaccia Set, rendendola compatibile con altre classi di raccolta nel Java Collections Framework.

Svantaggi:

parola chiave volatile Java
    Nessun ordine garantito:HashSet non mantiene l'ordine degli elementi. Se l'ordine degli elementi è importante, HashSet non è adatto.Nessuna indicizzazione:HashSet non fornisce indicizzazione diretta o accesso posizionale agli elementi. Per accedere agli elementi, è necessario scorrere il set.Maggiore sovraccarico di memoria:HashSet richiede memoria aggiuntiva per archiviare valori hash e mantenere la struttura della tabella hash, con conseguente utilizzo di memoria più elevato rispetto ad altre strutture dati.

Implementazione:

Nome del file: HashSetExample.java

 import java.util.HashSet; public class HashSetExample { public static void main(String[] args) { // Create a HashSet HashSet set=new HashSet(); // Add elements to the HashSet set.add(&apos;Apple&apos;); set.add(&apos;Banana&apos;); set.add(&apos;Orange&apos;); set.add(&apos;Grapes&apos;); set.add(&apos;Mango&apos;); // Print the HashSet System.out.println(&apos;HashSet:&apos;+set); // Check if an element exists System.out.println(&apos;Contains &apos;Apple&apos;:&apos;+set.contains(&apos;Apple&apos;)); // Remove an element set.remove(&apos;Banana&apos;); // Print the updated HashSet System.out.println(&apos;Updated HashSet:&apos;+set); // Get the size of the HashSet System.out.println(&apos;Size of HashSet:&apos;+set.size()); // Clear the HashSet set.clear(); // Check if the HashSet is empty System.out.println(&apos;Is HashSet empty?&apos;+set.isEmpty()); } } 

Produzione:

 HashSet:[Apple, Grapes, Mango, Orange, Banana] Contains &apos;Apple&apos;:true Updated HashSet:[Apple, Grapes, Mango, Orange] Size of HashSet:4 Is HashSet empty?true 

8) Set di alberi:

TreeSet è un'implementazione dell'interfaccia SortedSet in Java che utilizza un albero di ricerca binario autobilanciante chiamato albero rosso-nero per memorizzare gli elementi in ordine ordinato.

Vantaggi:

    Ordine ordinato:TreeSet mantiene automaticamente gli elementi in un ordine ordinato in base al loro ordinamento naturale o a un comparatore personalizzato. Consente una ricerca e un recupero efficienti degli elementi in ordine ascendente o discendente.Nessun elemento duplicato:TreeSet non consente elementi duplicati. Garantisce che ogni elemento del set sia univoco, il che può essere utile negli scenari in cui è necessario evitare valori duplicati.Operazioni efficienti:TreeSet fornisce operazioni efficienti come l'inserimento, l'eliminazione e la ricerca. Queste operazioni hanno una complessità temporale pari a O(log n), dove n è il numero di elementi dell'insieme.Operazioni sugli insiemi navigabili:TreeSet fornisce metodi di navigazione aggiuntivi, come upper(), lower(), ceiling() e floor(), che consentono di trovare elementi maggiori, minori o uguali a un dato valore.

Svantaggi:

    In testa:TreeSet richiede memoria aggiuntiva per archiviare la struttura dei dati interna, il che può comportare un sovraccarico di memoria maggiore rispetto ad altre implementazioni di set.Inserimento e rimozione più lenti:Le operazioni di inserimento e rimozione in TreeSet implicano il mantenimento dell'ordine ordinato degli elementi, che potrebbe richiedere la ristrutturazione dell'albero. Può rendere queste operazioni leggermente più lente rispetto a HashSet o LinkedHashSet.Personalizzazione limitata:TreeSet è progettato principalmente per l'ordinamento naturale o per un singolo comparatore personalizzato. Potrebbe essere necessaria una maggiore flessibilità per criteri di ordinamento multipli o logiche di ordinamento complesse.

Funzioni:

    aggiungi(elemento):Aggiunge un elemento a TreeSet mantenendo l'ordinamento.rimuovi(elemento):Rimuove l'elemento specificato da TreeSet.contiene(elemento):Controlla se TreeSet contiene l'elemento specificato.misurare():Restituisce il numero di elementi nel TreeSet.Primo():Restituisce il primo elemento (il più basso) nel TreeSet.scorso():Restituisce l'ultimo elemento (il più alto) nel TreeSet.superiore(elemento):Restituisce l'elemento minimo nel TreeSet che è strettamente maggiore dell'elemento specificato.inferiore(elemento):Restituisce l'elemento più grande nel TreeSet che è strettamente inferiore all'elemento specificato.

Implementazione:

differenza tigre leone

Nome del file: TreeSetExample.java

 import java.util.TreeSet; public class TreeSetExample { public static void main(String[] args) { // Create a TreeSet TreeSet numbers=new TreeSet(); // Add elements to the TreeSet numbers.add(5); numbers.add(2); numbers.add(8); numbers.add(1); numbers.add(4); // Print the TreeSet System.out.println(&apos;Elements in the TreeSet:&apos;+numbers); // Check if an element exists System.out.println(&apos;Does TreeSet contain 4?&apos;+numbers.contains(4)); // Remove an element numbers.remove(2); // Print the TreeSet after removal System.out.println(&apos;Elements in the TreeSet after removal:&apos;+numbers); // Get the size of the TreeSet System.out.println(&apos;Size of the TreeSet:&apos;+numbers.size()); // Get the first and last element System.out.println(&apos;First element:&apos;+numbers.first()); System.out.println(&apos;Last element:&apos;+numbers.last()); // Iterate over the TreeSet System.out.println(&apos;Iterating over the TreeSet:&apos;); for (int number:numbers) { System.out.println(number); } } } 

Produzione:

 Elements in the TreeSet:[1, 2, 4, 5, 8] Does TreeSet contain 4? true Elements in the TreeSet after removal:[1, 4, 5, 8] Size of the TreeSet:4First element:1 Last element:8 Iterating over the TreeSet: 1 4 5 8 

9) Mappa ad albero:

TreeMap è una classe in Java che implementa l'interfaccia Map e fornisce una mappatura chiave-valore ordinata basata sull'ordine naturale delle chiavi o su un comparatore personalizzato.

Vantaggi:

    Ordinamento ordinato:TreeMap mantiene le chiavi in ​​ordine, il che consente operazioni efficienti di ricerca, recupero e basate sull'intervallo.Mappatura dei valori-chiave:TreeMap memorizza coppie chiave-valore, consentendo una ricerca e un recupero efficienti dei valori in base alle chiavi associate.Implementazione dell'albero rosso-nero:TreeMap utilizza internamente un albero di ricerca binario bilanciato (Red-Black Tree), garantendo prestazioni efficienti anche per set di dati di grandi dimensioni.Supporto per comparatori personalizzati:TreeMap consente l'uso di comparatori personalizzati per definire l'ordinamento delle chiavi, fornendo flessibilità nei criteri di ordinamento.

Svantaggi:

    Sovraccarico di memoria:TreeMap richiede memoria aggiuntiva per archiviare la struttura ad albero interna e gli oggetti associati, con conseguente utilizzo di memoria più elevato rispetto a strutture dati più semplici come HashMap.Inserimento ed eliminazione più lenti:Le operazioni di inserimento e cancellazione in TreeMap hanno una complessità temporale pari a O(log n) a causa della necessità di ristrutturazione dell'albero, rendendole più lente rispetto a HashMap o LinkedHashMap.Prestazioni limitate per dati non ordinati:TreeMap funziona in modo efficiente con i dati ordinati, ma le sue prestazioni possono peggiorare quando si tratta di dati non ordinati o modifiche frequenti, poiché richiede il mantenimento dell'ordine ordinato.

Funzioni:

    put(chiave, valore):Inserisce una coppia chiave-valore nella TreeMap.ottenere(chiave):Recupera il valore associato alla chiave specificata.contieneChiave(chiave):Controlla se la TreeMap contiene una chiave specifica.rimuovi(chiave):Rimuove la coppia chiave-valore associata alla chiave specificata.misurare():Restituisce il numero di coppie chiave-valore nella TreeMap.mazzo di chiavi():Restituisce un insieme di tutte le chiavi nella TreeMap.valori():Restituisce una raccolta di tutti i valori nella TreeMap.entrySet():Restituisce un insieme di coppie chiave-valore nella TreeMap.

Implementazione:

Nome del file: TreeMapExample.java

 import java.util.TreeMap; public class TreeMapExample { public static void main(String[] args) { // Create a TreeMap TreeMap scores=new TreeMap(); // Insert key-value pairs into the TreeMap scores.put(&apos;Alice&apos;,90); scores.put(&apos;Bob&apos;,80); scores.put(&apos;Charlie&apos;,95); scores.put(&apos;David&apos;,87); scores.put(&apos;Eve&apos;,92); //Access and print values from the TreeMap System.out.println(&apos;Score of Alice:&apos;+scores.get(&apos;Alice&apos;)); System.out.println(&apos;Score of Charlie:&apos;+scores.get(&apos;Charlie&apos;)); System.out.println(&apos;Score of David:&apos;+scores.get(&apos;David&apos;)); // Update a value in the TreeMap scores.put(&apos;Bob&apos;,85); // Remove a key-value pair from the TreeMap scores.remove(&apos;Eve&apos;); // Iterate through the TreeMap using a for-each loop System.out.println(&apos;Scores in the TreeMap:&apos;); for (String name:scores.keySet()) { int score=scores.get(name); System.out.println(name+&apos;:&apos;+score); } } } 

Produzione:

 Score of Alice:90 Score of Charlie:95 Score of David:87 Scores in the TreeMap: Alice:90 Bob:85 Charlie:95 David:87 

10) Grafico:

I grafici sono strutture dati che rappresentano una raccolta di nodi o vertici interconnessi. Sono composti da vertici e spigoli, dove i vertici rappresentano entità e gli spigoli rappresentano le relazioni tra tali entità.

Vantaggi:

    Versatilità:I grafici possono rappresentare un'ampia gamma di scenari del mondo reale, rendendoli adatti a varie applicazioni come social network, sistemi di trasporto e reti di computer.Rappresentazione delle relazioni:I grafici forniscono un modo naturale per rappresentare relazioni e connessioni tra entità, consentendo un'analisi e un attraversamento efficienti di queste relazioni.Ricerca e attraversamento efficienti:Gli algoritmi dei grafici come la ricerca in ampiezza (BFS) e la ricerca in profondità (DFS) consentono l'attraversamento e la ricerca efficienti dei vertici e dei bordi del grafico.Modellazione di relazioni complesse:I grafici possono modellare relazioni complesse, incluse strutture gerarchiche, dipendenze cicliche e connessioni multiple tra entità.

Svantaggi:

    Complessità spaziale:I grafici possono consumare una quantità significativa di memoria, in particolare i grafici su larga scala con molti vertici e spigoli.La complessità delle operazioni:Alcune operazioni sui grafici, come la ricerca del percorso più breve o il rilevamento dei cicli, possono avere un'elevata complessità temporale, in particolare nei grafici densi.Difficoltà di manutenzione:La modifica o l'aggiornamento di un grafico può essere complesso, poiché i cambiamenti nella struttura del grafico possono influire sulla sua connettività e sugli algoritmi esistenti.

Implementazione:

Nome del file: GraphExample.java

 import java.util.*; public class GraphExample { private int V; // Number of vertices private List<list> adjacencyList; // Adjacency list representation public GraphExample(int V) { this.V=V; adjacencyList=new ArrayList(V); // Initialize the adjacency list for (int i=0;i<v;i++) { adjacencylist.add(new arraylist()); } function to add an edge between two vertices public void addedge(int source,int destination) adjacencylist.get(source).add(destination); adjacencylist.get(destination).add(source); perform breadth-first search traversal of the graph bfs(int startvertex) boolean[] visited="new" boolean[v]; queue linkedlist(); visited[startvertex]="true;" queue.add(startvertex); while (!queue.isempty()) int currentvertex="queue.poll();" system.out.print(currentvertex+\' \'); list neighbors="adjacencyList.get(currentVertex);" for (int neighbor:neighbors) if (!visited[neighbor]) visited[neighbor]="true;" queue.add(neighbor); system.out.println(); depth-first dfs(int dfsutil(startvertex,visited); private dfsutil(int vertex,boolean[] visited) visited[vertex]="true;" system.out.print(vertex+\' dfsutil(neighbor,visited); static main(string[] args) v="5;" number graphexample graphexample(v); edges graph.addedge(0,1); graph.addedge(0,2); graph.addedge(1,3); graph.addedge(2,3); graph.addedge(2,4); system.out.print(\'bfs traversal: graph.bfs(0); system.out.print(\'dfs graph.dfs(0); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> BFS traversal: 0 1 2 3 4 DFS traversal: 0 1 3 2 4 </pre> <h3>11) Tree:</h3> <p>A tree is a widely used data structure in computer science that represents a hierarchical structure. It consists of nodes connected by edges, where each node can have zero or more child nodes.</p> <p> <strong>Advantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Hierarchical Structure:</td> Trees provide a natural way to represent hierarchical relationships, such as file systems, organization charts, or HTML/XML documents. </tr><tr><td>Efficient Search:</td> Binary search trees enable efficient searching with a time complexity of O(log n), making them suitable for storing and retrieving sorted data. </tr><tr><td>Fast Insertion and Deletion:</td> Tree data structures offer efficient insertion and deletion operations, especially when balanced, such as AVL trees or Red-Black trees. </tr><tr><td>Ordered Iteration:</td> In-order traversal of a binary search tree gives elements in a sorted order, which is helpful for tasks like printing elements in sorted order or finding the next/previous element. </tr></ol> <p> <strong>Disadvantages:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>High Memory Overhead:</td> Trees require additional memory to store node references or pointers, which can result in higher memory usage compared to linear data structures like arrays or lists. </tr><tr><td>Complex Implementation:</td> Implementing and maintaining a tree data structure can be more complex compared to other data structures like arrays or lists, especially for balanced tree variants. </tr><tr><td>Limited Operations:</td> Some tree variants, like binary search trees, do not support efficient operations like finding the kth smallest element or finding the rank of an element. </tr></ol> <p> <strong>Functions:</strong> </p> <ol class="points"> <tr><td>Insertion:</td> Add a new node to the tree. </tr><tr><td>Deletion:</td> Remove a node from the tree. </tr><tr><td>Search:</td> Find a specific node or element in the tree. </tr><tr><td>Traversal:</td> Traverse the tree in different orders, such as in-order, pre-order, or post-order. </tr><tr><td>Height/Depth:</td> Calculate the height or depth of the tree. </tr><tr><td>Balance:</td> Ensure the tree remains balanced to maintain efficient operations. </tr></ol> <p> <strong>Implementation:</strong> </p> <p> <strong>FileName:</strong> TreeExample.java</p> <pre> import java.util.*; class TreeNode { int value; TreeNode left; TreeNode right; public TreeNode(int value) { this.value = value; left = null; right = null; } } public class TreeExample { public static void main(String[] args) { // Create a binary search tree TreeNode root = new TreeNode(50); root.left = new TreeNode(30); root.right = new TreeNode(70); root.left.left = new TreeNode(20); root.left.right = new TreeNode(40); root.right.left = new TreeNode(60); root.right.right = new TreeNode(80); // Perform common operations System.out.println(&apos;In-order Traversal:&apos;); inOrderTraversal(root); System.out.println(&apos;
Search for value 40: &apos;+search(root, 40)); System.out.println(&apos;Search for value 90: &apos;+search(root, 90)); int minValue = findMinValue(root); System.out.println(&apos;Minimum value in the tree: &apos;+minValue); int maxValue = findMaxValue(root); System.out.println(&apos;Maximum value in the tree: &apos;+maxValue); } // In-order traversal: left subtree, root, right subtree public static void inOrderTraversal(TreeNode node) { if (node != null) { inOrderTraversal(node.left); System.out.print(node.value + &apos; &apos;); inOrderTraversal(node.right); } } // Search for a value in the tree public static boolean search(TreeNode node, int value) { if (node == null) return false; if (node.value == value) return true; if (value <node.value) return search(node.left, value); else search(node.right, } find the minimum value in tree public static int findminvalue(treenode node) { if (node.left="=" null) node.value; findminvalue(node.left); maximum findmaxvalue(treenode (node.right="=" findmaxvalue(node.right); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> In-order Traversal:20 30 40 50 60 70 80 Search for value 40: true Search for value 90: false Minimum value in the tree: 20 Maximum value in the tree: 80 </pre> <hr></node.value)></pre></v;i++)></list>

11) Albero:

Un albero è una struttura dati ampiamente utilizzata in informatica che rappresenta una struttura gerarchica. È costituito da nodi collegati da bordi, dove ogni nodo può avere zero o più nodi figli.

Vantaggi:

    Struttura gerarchica:Gli alberi forniscono un modo naturale per rappresentare relazioni gerarchiche, come file system, organigrammi o documenti HTML/XML.Ricerca efficiente:Gli alberi di ricerca binari consentono una ricerca efficiente con una complessità temporale pari a O(log n), rendendoli adatti alla memorizzazione e al recupero di dati ordinati.Inserimento ed eliminazione rapidi:Le strutture dati ad albero offrono operazioni di inserimento ed eliminazione efficienti, soprattutto se bilanciate, come gli alberi AVL o gli alberi Rosso-Nero.Iterazione ordinata:L'attraversamento in ordine di un albero di ricerca binario fornisce gli elementi in ordine ordinato, il che è utile per attività come stampare elementi in ordine ordinato o trovare l'elemento successivo/precedente.

Svantaggi:

    Elevato sovraccarico di memoria:Gli alberi richiedono memoria aggiuntiva per memorizzare riferimenti a nodi o puntatori, il che può comportare un maggiore utilizzo della memoria rispetto alle strutture di dati lineari come matrici o elenchi.Implementazione complessa:L'implementazione e il mantenimento di una struttura dati ad albero può essere più complessa rispetto ad altre strutture dati come array o elenchi, soprattutto per le varianti di alberi bilanciati.Operazioni limitate:Alcune varianti dell'albero, come gli alberi di ricerca binari, non supportano operazioni efficienti come la ricerca del k-esimo elemento più piccolo o la ricerca del rango di un elemento.

Funzioni:

    Inserimento:Aggiungi un nuovo nodo all'albero.Cancellazione:Rimuovere un nodo dall'albero.Ricerca:Trova un nodo o un elemento specifico nell'albero.Traversata:Attraversa l'albero in ordini diversi, ad esempio in ordine, preordine o postordine.Altezza/Profondità:Calcola l'altezza o la profondità dell'albero.Bilancia:Assicurarsi che l'albero rimanga bilanciato per mantenere operazioni efficienti.

Implementazione:

Nome del file: TreeExample.java

 import java.util.*; class TreeNode { int value; TreeNode left; TreeNode right; public TreeNode(int value) { this.value = value; left = null; right = null; } } public class TreeExample { public static void main(String[] args) { // Create a binary search tree TreeNode root = new TreeNode(50); root.left = new TreeNode(30); root.right = new TreeNode(70); root.left.left = new TreeNode(20); root.left.right = new TreeNode(40); root.right.left = new TreeNode(60); root.right.right = new TreeNode(80); // Perform common operations System.out.println(&apos;In-order Traversal:&apos;); inOrderTraversal(root); System.out.println(&apos;
Search for value 40: &apos;+search(root, 40)); System.out.println(&apos;Search for value 90: &apos;+search(root, 90)); int minValue = findMinValue(root); System.out.println(&apos;Minimum value in the tree: &apos;+minValue); int maxValue = findMaxValue(root); System.out.println(&apos;Maximum value in the tree: &apos;+maxValue); } // In-order traversal: left subtree, root, right subtree public static void inOrderTraversal(TreeNode node) { if (node != null) { inOrderTraversal(node.left); System.out.print(node.value + &apos; &apos;); inOrderTraversal(node.right); } } // Search for a value in the tree public static boolean search(TreeNode node, int value) { if (node == null) return false; if (node.value == value) return true; if (value <node.value) return search(node.left, value); else search(node.right, } find the minimum value in tree public static int findminvalue(treenode node) { if (node.left="=" null) node.value; findminvalue(node.left); maximum findmaxvalue(treenode (node.right="=" findmaxvalue(node.right); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <pre> In-order Traversal:20 30 40 50 60 70 80 Search for value 40: true Search for value 90: false Minimum value in the tree: 20 Maximum value in the tree: 80 </pre> <hr></node.value)>