前言
本文章用于记录解算法题中常被用到的一些类及相关方法，在很多平台解算法题是没有智能补全或提示的，所以只能靠记，记住这些工具类及其用法是解题的基础。
队列
Queue
// `ArrayDeque` 是 Java 中实现 `Deque` 接口的一个类，它可以用作队列（FIFO）或双端队列（LIFO）。
Queue<Integer> queue=new ArrayDeque<>();
// 常用方法
// 1. 元素入队
queue.add(10); // 添加元素到队列尾部 如果队列已满，抛出 `IllegalStateException`
queue.offer(20); // 添加元素到队列尾部，如果队列已满，返回 `false`，而不是抛出异常。
// 2. 元素出队
int firstElement = queue.remove(); // 移除并返回队列头部的元素，如果队列为空，抛出 `NoSuchElementException`。
Integer firstElementOrNull = queue.poll(); // 移除并返回队列头部的元素，队列为空时返回 null
// 3. 查看队头元素
int headElement = queue.element(); // 返回队列头部的元素，但不移除，如果队列为空，抛出 `NoSuchElementException`。
Integer headElementOrNull = queue.peek(); // 返回队列头部的元素，队列为空时返回 null
// 4. 其他常用方法
int size = queue.size(); // 返回队列中的元素数量
boolean isEmpty = queue.isEmpty(); // 检查队列是否为空
queue.clear(); // 清空队列
// 5. 双端队列操作
// 虽然 `ArrayDeque` 可以用作队列，但它也支持双端队列的操作
queue.addFirst(5); // 将元素添加到队列头部
queue.addLast(15); // 将元素添加到队列尾部
int first = queue.removeFirst(); // 移除并返回队列头部的元素
int last = queue.removeLast(); // 移除并返回队列尾部的元素
int head = queue.getFirst(); // 返回队列头部的元素
int tail = queue.getLast(); // 返回队列尾部的元素
优先队列
PriorityQueue 是 Java 中基于优先级堆（Priority Heap）实现的一个队列，它的元素按照优先级顺序出队（默认是最小堆，即最小元素优先出队）。以下是 PriorityQueue 的使用示例，其有的方法和普通队列一样，只是会根据排序规则决定出队的顺序而已。
// 匿名实现比较器
public static Comparator<Customer> idComparator = new Comparator<Customer>() {
@Override
public int compare(Customer c1, Customer c2) {
return c1.getId() - c2.getId(); // 按 ID 升序排列
}
};
// 创建优先队列，指定初始容量和比较器
Queue<Customer> customerPriorityQueue = new PriorityQueue<>(7, idComparator);
/*
更简洁的写法： 使用 Lambda 表达式实现比较器
Queue<Customer> customerPriorityQueue = new PriorityQueue<>(7, (c1, c2) -> c1.getId() - c2.getId());
*/
// 添加元素
customerPriorityQueue.add(new Customer(5));
customerPriorityQueue.add(new Customer(1));
customerPriorityQueue.add(new Customer(3));
PriorityQueue不是线程安全的。如果需要在多线程环境中使用，可以使用java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue
栈
Deque
// 可用以下这 3 种实现
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
Deque<Integer> stack=new LinkedList<>();
Stack<Integer> stack=new Stack<>();
/*
常用方法
- `void push(E e)`: 将元素压入栈顶。
- `E pop()`: 移除并返回栈顶元素。
- `E peek()`: 返回栈顶元素，但不移除。
- `boolean isEmpty()`: 检查栈是否为空。
- `int size()`: 返回栈中元素的数量。
- `void clear()`: 清空栈。
*/
三者区别：
| 特性 | ArrayDeque | Stack | LinkedList |
|---|---|---|---|
| 底层数据结构 | 动态循环数组 | 动态数组（继承自 Vector） | 双向链表 |
| 线程安全 | 不安全 | 安全（同步机制） | 不安全 |
| 性能 | 高效（O(1) 操作） | 较低（同步开销） | 高效（O(1) 操作） |
| 推荐使用场景 | 栈或双端队列 | 不推荐使用（设计较老） | 栈或双端队列 |
| 随机访问 | 不支持 | 支持 | 不支持 |
| 额外功能 | 双端队列操作 | search() 方法 | 双端队列操作 |
数组
Arrays
// 整数数组求和
int total= Arrays.stream(nums).sum();
// 整数数组获取最小值
int min = Arrays.stream(nums).min().getAsInt();
// 排序
Arrays.sort(nums);
// 数组比较
Arrays.equals(nums1, nums2);
字符
// 判断字符是否是 字母 或 数字
Character.isLetterOrDigit(ch1);
// 将字符转为小写（对字母而言）
Character.toLowerCase(ch1); // 用于将字符转换为小写。如果字符已经是小写或不是字母，则返回原字符
字符串
字符串数组拼接
String.join(" ",strs);
字符串构建
StringBuffer cur = new StringBuffer();
cur.append(str);
cur.delete(start, cur.length());
字符串转字符数组
char[] sc = str.toCharArray();
随机数生成
// 1. 使用 Random 生成随机数
Random random = new Random();
// 生成一个 0 到 9 之间的随机整数
int a = random.nextInt(10);
// 生成一个 0 到 9 之间的随机 long 整数
long b = random.nextLong(10);
// 生成一个 0 到 10(不包含) 之间的随机浮点数
double c = random.nextDouble(10);
// 2. 使用 Math.random() 生成随机数
// `Math.random()` 是 `Math` 类的静态方法，返回一个 `[0.0, 1.0)` 范围内的伪随机 `double` 值。
// 通过乘以一个范围值并强制转换为 `int`，可以生成一个随机整数
int num = (int) (Math.random() * 10); // 生成一个 0 到 9 的随机整数
两种方法对比
| 特性 | Random.nextInt(int bound) | Math.random() + 强制转换 |
|---|---|---|
| 类 | Random 类 | Math 类 |
| 方法 | nextInt(int bound) | Math.random() |
| 返回值 | [0, bound) 范围内的 int | [0.0, 1.0) 范围内的 double |
| 随机性 | 伪随机数，基于种子 | 伪随机数，基于系统时间 |
| 性能 | 较高 | 较低（涉及浮点数运算和转换） |
| 线程安全 | 不安全 | 安全（静态方法） |
| 适用场景 | 需要生成多个随机数时 | 生成单个随机数或简单场景 |
集合
元素排序
// 使用匿名内部类实现比较器，按值降序排列
Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<Integer, Integer>>() {
@Override
public int compare(Map.Entry<Integer, Integer> o1, Map.Entry<Integer, Integer> o2) {
return o2.getValue().compareTo(o1.getValue()); // 降序排列
}
});
// 使用 Lambda 表达式简化代码
Collections.sort(list, (o1, o2) -> o2.getValue().compareTo(o1.getValue()));
// 对于简单的比较规则，可以使用 `Comparator.comparing` 方法。例如：Comparator.comparingInt(Customer::getId)
Collections.sort(list, Comparator.comparing(Map.Entry::getValue, Comparator.reverseOrder()));
元素删除
//此处需要注意list.remove()方法中的参数传的是索引
list.remove(list.size()-1);
// 传的是key
hashMap.remove(val);
元素交换
// 集合元素交换
Collections.swap(curList, i, first);
基本类型
// 字符串转整型
Integer a = Integer.parseInt(s);
内容会继续更新、完善 ~
