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Estructuras de datos en Java

Las numerosas formas en que se pueden organizar, guardar y manejar los datos dentro de un programa de computadora se denominan estructuras de datos en Java. Estas estructuras ofrecen un método metódico para manejar y administrar datos de manera efectiva, permitiendo operaciones útiles como inserción, eliminación, recuperación y recorrido.

El artículo explorará todo lo relacionado con las estructuras de datos en Java y ayudará a los principiantes a comprenderlas de manera fácil y efectiva.

  • ¿Que es Java?
  • ¿Qué son las estructuras de datos en Java?
  • Tipos de estructuras de datos en Java
  • Ventajas de las estructuras de datos en Java
  • Clasificación de estructuras de datos
  • Preguntas frecuentes sobre estructuras de datos en Java

¿Que es Java?

Java es un popular lenguaje de programación orientado a objetos reconocido por su amplia biblioteca estándar y libertad de plataforma. Ofrece una arquitectura sólida para crear programas que se ejecutan sin recompilación en varias plataformas. La conocida biblioteca para Java tiene una variedad de sistemas de archivos que permiten manejar numerosos tipos de datos de manera eficiente.

¿Qué son las estructuras de datos en Java?

La forma en que se organizan y almacenan los datos en la memoria de un programa de computadora depende estrechamente de las estructuras de registros de Java. La conocida biblioteca de Java incluye un tipo importante de estructuras estadísticas integradas. Algunos de los sistemas de registros que permiten a los programadores formas breves y sencillas de guardar y organizar datos incluyen listas, pilas, colas y matrices conectadas. Los desarrolladores pueden realizar rápidamente operaciones como inserción, eliminación, búsqueda y clasificación porque proporcionan una variedad de mecanismos para obtener acceso, modificar y administrar datos. Los programadores de Java pueden reducir el uso de memoria y aumentar considerablemente la eficiencia general de sus programas utilizando estas estructuras de datos.

Tipos de estructuras de datos en Java

La lista de estructuras de datos en Java que se enumeran a continuación

  1. matrices
  2. Lista de arreglo
  3. Lista enlazada
  4. Pila
  5. Cola
  6. HashMap
  7. Conjunto de hash
  8. Conjunto de árboles
  9. ÁrbolMapa
  10. Grafico
  11. Árbol

El siguiente diagrama explica claramente los tipos de estructuras de datos en Java.

Estructuras de datos en Java

Clasificación adicional de tipos de estructuras de datos:

Hay dos tipos de estructuras de datos: -

  1. Estructuras de datos primitivas
  2. Estructuras de datos no primitivas

1) Estructuras de datos primitivas: También conocidos como tipos de datos primitivos, estos son tipos de datos básicos integrados en Java. Incluyen:

    Byte:Almacena números enteros del -128 al 127.corto:Almacena números enteros desde -32.768 hasta 32.767.En t:Almacena números enteros desde -2.147.483.648 hasta 2.147.483.647.flotar:Almacena números de punto flotante con precisión simple.carbonizarse:Almacena caracteres individuales.booleano:Almacena valores verdaderos o falsos.largo:Almacena grandes números enteros.Doble:Almacena números de factor flotante con doble precisión.

2) Estructuras de datos no primitivas: Las estructuras de registros no primitivos son más complejas y se componen de tipos de información primitivos. Se pueden clasificar, además, en dos tipos:

    Estructuras de datos lineales:En las estructuras de datos lineales, los elementos están dispuestos de forma lineal o secuencial. Ejemplos incluyen:
      Matrices:Un grupo de elementos de tipo idéntico colocados en una matriz según una disposición predeterminada.Pilas:Una estructura de último en entrar, primero en salir (LIFO) en la que solo se pueden agregar o eliminar los elementos superiores.Cruz:Las estructuras primero en entrar, primero en salir (FIFO) se utilizan en las colas, donde los artículos se insertan en la parte devuelta y se sacan en el frente.Lista enlazada:Una lista relevante comprende una colección de elementos llamados nodos, cada uno de los cuales tiene una referencia al nodo que le sigue y estadísticas dentro de él.
    Estructuras de datos no lineales:En las estructuras de datos no lineales, los elementos se organizan de forma no secuencial. Ejemplos incluyen:
      Árboles:Los árboles son un tipo de estructura jerárquica basada en nodos, con un nodo raíz en la parte superior y nodos secundarios que se ramifican a partir de él. Los ejemplos incluyen árboles rojo-negro, árboles AVL, árboles de búsqueda binarios y árboles binarios.Gráficos:Un conjunto de nodos unidos mediante bordes, donde los nodos pueden tener cualquier cantidad de conexiones. Los gráficos se utilizan para simbolizar relaciones complejas entre elementos.Montón:Una estructura especializada basada en árbol en la que cada nodo determinado tiene un valor mayor o menor que sus hijos, dependiendo de si es un montón máximo o mínimo.Picadillo:Estructuras de datos que utilizan una función hash para asignar claves a valores. Los ejemplos consisten en conjuntos de hash y mapas de hash, que proporcionan recuperación y almacenamiento ecológico de estadísticas basadas en claves precisas.
Estructuras de datos en Java

Ventajas de las estructuras de datos en Java

    Organización de datos eficiente:Las estructuras de datos proporcionan formas organizadas de almacenar y administrar datos, lo que permite operaciones eficientes de acceso, manipulación y recuperación. Optimizan el uso de la memoria y facilitan una ejecución más rápida de algoritmos.Mejor interpretación:Los desarrolladores pueden mejorar el rendimiento en términos de velocidad y utilización de la memoria seleccionando la estructura de datos adecuada para una actividad en particular. El rendimiento se optimiza porque se crean estructuras de datos específicas para sobresalir en acciones particulares como buscar, ordenar o insertar información.Reutilización del código:Java ofrece una amplia gama de estructuras de datos integradas que son sencillas de utilizar para los programadores. Estas estructuras de datos reutilizables ahorran tiempo y esfuerzo al eliminar la necesidad de crear algoritmos sofisticados desde cero.Simplicidad del código:Las estructuras de datos simplifican la codificación de la implementación de procesos complicados. Ofrecen abstracciones de alto nivel y encapsulan los detalles de la gestión de datos, lo que mejora la legibilidad, el mantenimiento y la claridad del código.Flexibilidad y adaptabilidad:Las estructuras de datos ofrecen flexibilidad en el manejo de diferentes tipos y tamaños de datos. Pueden ajustarse dinámicamente para adaptarse a los requisitos de datos cambiantes y proporcionar mecanismos para una manipulación eficiente de los datos.Estandarizado y bien probado:La biblioteca estándar para Java contiene estructuras de datos integradas que han sido sometidas a pruebas y optimizaciones importantes, lo que garantiza su confiabilidad y rendimiento. La utilización de estas estructuras de datos comunes reduce la posibilidad de errores y brinda al desarrollo de aplicaciones una base sólida.Escalabilidad:Las estructuras de datos brindan opciones de escalabilidad, lo que permite que las aplicaciones manejen grandes volúmenes de datos de manera eficiente. Pueden crecer o reducirse dinámicamente según el tamaño de los datos, lo que garantiza un rendimiento óptimo incluso con demandas de datos crecientes.Diseño de algoritmos:Las estructuras de datos son cruciales en el diseño y análisis de algoritmos. Proporcionan la estructura subyacente y las operaciones necesarias para implementar varios algoritmos y resolver problemas complejos.

1) matrices:

Una matriz es una estructura de datos básica y de uso frecuente en el contexto de las estructuras de datos de Java. Ofrece un método para almacenar una colección de tamaño fijo de componentes del mismo tipo. Debido a que brindan un acceso rápido y fácil a los elementos según su índice, las matrices son una herramienta crucial para administrar y organizar datos.

Ventajas:

    Organización de datos:Las matrices proporcionan una forma estructurada de almacenar y organizar elementos, mejorando la gestión de datos.Acceso aleatorio:Se puede acceder a los elementos directamente utilizando su índice, lo que permite una recuperación y modificación eficientes.Tamaño fijo:Las matrices tienen un tamaño predeterminado, lo que permite una asignación de memoria eficiente.Elementos Homogéneos:Las matrices almacenan elementos del mismo tipo, lo que garantiza la coherencia de los datos y simplifica las operaciones.Iteración:Las matrices admiten una fácil iteración a través de elementos, lo que facilita el recorrido y el procesamiento.Ordenar y buscar:Las matrices funcionan bien con algoritmos de clasificación y búsqueda, ofreciendo operaciones eficientes.Eficiencia de la memoria:Las matrices optimizan el uso de la memoria almacenando elementos en regiones contiguas.Compatibilidad:Los arreglos son ampliamente compatibles con Java, lo que los hace compatibles con varios marcos y herramientas.

Desventajas:

    Tamaño fijo:No se puede cambiar el tamaño de las matrices dinámicamente, lo que requiere recreación para los cambios de tamaño.Desperdicio de memoria:Los elementos no utilizados en matrices más grandes pueden provocar un desperdicio de memoria.Gastos generales de inserción y eliminación:Insertar o eliminar elementos en medio de una matriz requiere mover elementos posteriores, lo que resulta en ineficiencia.Falta de flexibilidad:Las matrices tienen tipos de datos rígidos y no pueden acomodar diferentes tipos de datos sin matrices o estructuras de datos adicionales.

Funciones:

    Creando una matriz:Declare e inicialice una matriz con un tamaño específico utilizando el tipo de matriz y la nueva palabra clave.Accediendo a Elementos:Utilice el índice para acceder a elementos individuales de la matriz.Modificar elementos:Actualice el valor de un elemento asignando un nuevo valor a un índice específico en la matriz.Encontrar longitud:Utilice el atributo de longitud para determinar la longitud de la matriz.Iterando a través de la matriz:Utilice bucles para recorrer cada elemento de la matriz y ejecutar

Implementación:

Nombre del archivo: 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) Lista de matrices:

ArrayList en Java es una estructura de datos dinámica que permite el almacenamiento y manipulación de elementos. Es parte del marco de colecciones de Java y se implementa utilizando una matriz internamente.

Ventajas:

    Tamaño dinámico:A diferencia de las matrices, ArrayLists puede aumentar o reducir su tamaño dinámicamente a medida que se agregan o eliminan elementos. Elimina la necesidad de cambiar el tamaño manualmente y permite manejar diferentes cantidades de datos de manera conveniente.Manipulación sencilla de elementos:ArrayLists ofrece métodos para agregar, eliminar y modificar elementos en cualquier posición dentro de la lista. Su flexibilidad simplifica operaciones comunes como inserción, eliminación y actualización, lo que hace que la manipulación de elementos sea más eficiente.Acceso aleatorio:ArrayLists admite acceso aleatorio a elementos utilizando su índice, lo que permite una rápida recuperación y modificación de elementos en posiciones específicas dentro de la lista. Facilita el acceso eficiente a los elementos y mejora el rendimiento general.Compatibilidad con Java Collection Framework:ArrayLists implementa la interfaz List, lo que los hace compatibles con otras clases de colección en Java Collections Framework. Su compatibilidad permite una integración perfecta con varios algoritmos y operaciones proporcionadas por el marco.

Desventajas:

    Mayor sobrecarga de memoria:Las ArrayLists requieren memoria adicional para mantener su estructura interna, lo que genera una mayor sobrecarga de memoria en comparación con las matrices. Puede ser una preocupación cuando se trata de grandes colecciones de elementos.Inserción y eliminación más lentas:Insertar o eliminar elementos en medio de una ArrayList requiere mover elementos, lo que puede llevar mucho tiempo en listas grandes. En escenarios donde se esperan operaciones frecuentes de inserción o eliminación, otras estructuras de datos como LinkedList pueden ofrecer un mejor rendimiento.Rendimiento limitado para la búsqueda:La búsqueda de un elemento en una ArrayList sin ordenar requiere iterar sobre los elementos hasta encontrar una coincidencia. Es un enfoque de búsqueda lineal que da como resultado un rendimiento de búsqueda más lento en comparación con las estructuras de datos optimizadas para la búsqueda, como HashSet o TreeMap.Sin soporte de tipo primitivo:ArrayLists solo puede almacenar objetos y no admite directamente tipos de datos primitivos como int o char. Para almacenar tipos primitivos, es necesario utilizar clases contenedoras como Integer o Character, lo que genera una posible sobrecarga de autoboxing y unboxing.

Funciones:

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    Creando una lista de matrices:Declare e inicialice una ArrayList usando la clase ArrayList y especifique el tipo de elemento entre paréntesis angulares.Agregar elementos:Utilice el método add para agregar elementos al final de ArrayList.Accediendo a Elementos:Utilice la técnica de obtención para recuperar el precio detallado en un índice seleccionado.Modificar elementos:Actualice el costo de detalle en un índice específico para el uso del enfoque establecido.Tamaño de búsqueda:Utilice el método de dimensiones para obtener la cantidad máxima de factores en ArrayList.Eliminación de elementos:Utilice el método de eliminación para eliminar un detalle en un índice específico o proporcionando la referencia del objeto.Iterando a través de ArrayList:Utilice bucles para iterar sobre cada elemento en ArrayList y realizar operaciones en ellos.

Implementación:

Nombre del archivo: ArrayListExample.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); } } } 

Producción:

 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) Lista enlazada:

Una lista enlazada es una estructura de datos lineal en la que los elementos se almacenan en objetos separados llamados nodos. En el elemento de datos de cada nodo se incluye un enlace de referencia al siguiente nodo de la secuencia. El nodo final de la lista se vincula a nulo, lo que indica que la lista ha finalizado.

A diferencia de las matrices, las listas vinculadas no requieren una asignación de memoria contigua. Cada nodo en una lista vinculada se puede asignar de forma independiente, lo que permite la asignación dinámica de memoria y operaciones eficientes de inserción y eliminación.

Ventajas:

    Tamaño dinámico:LinkedList puede crecer o reducirse dinámicamente, lo que la hace adecuada para tamaños de datos variables o desconocidos.Inserción y eliminación eficientes:Insertar o eliminar elementos dentro de una LinkedList es eficiente, ya que no requiere mover elementos.Sin requisito de memoria contigua:LinkedList no necesita asignación de memoria contigua, lo que la hace flexible y adecuada para situaciones de memoria impredecibles.Fácil modificación:LinkedList permite una fácil modificación de elementos cambiando los punteros de referencia, lo que permite una manipulación eficiente.

Desventajas:

    Acceso aleatorio más lento:LinkedList tiene un acceso aleatorio más lento ya que requiere atravesar la lista para acceder a los elementos por índice.Mayor sobrecarga de memoria:LinkedList requiere memoria adicional para referencias y nodos, lo que aumenta la sobrecarga de memoria en comparación con las matrices.Búsqueda ineficiente:LinkedList tiene operaciones de búsqueda más lentas y requiere iteración secuencial para encontrar elementos específicos.

Funciones:

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    Creando una lista enlazada:Declare e inicialice una LinkedList usando la clase LinkedList.Agregar elementos:Utilice el método add para agregar elementos al final de LinkedList.Accediendo a Elementos:Utilice el método get para recuperar el valor de un elemento en un índice específico.Modificar elementos:Actualice el valor de un elemento en un índice particular usando el método set.Eliminación de elementos:Utilice el método remove para eliminar un elemento en un índice específico o proporcionando la referencia del objeto.

Implementación:

Nombre del archivo: LinkedList1.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); } } 

Producción:

 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:

El principio de último en entrar, primero en salir (LIFO) dicta que el elemento que se insertó más recientemente es también el elemento que se elimina primero. Una pila es una estructura de datos lineal que sigue esta regla. Emplea los comandos 'push' y 'pop' para agregar elementos a la pila y, en consecuencia, eliminar el elemento superior de la pila. La técnica 'peek' permite además acceder al elemento superior sin quitarlo.

Características de una pila:

    Comportamiento LIFO:El último elemento empujado a la pila es el primero en salir, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el orden de inserción y extracción es importante.Acceso limitado:Las pilas suelen proporcionar acceso restringido a los elementos. Solo puede acceder al elemento superior y, para llegar a otros elementos, debe colocar los elementos encima de ellos.Tamaño dinámico:Las pilas se pueden implementar mediante matrices o listas vinculadas, lo que permite un tamaño dinámico. Pueden crecer o reducirse según sea necesario durante el tiempo de ejecución.

Ventajas:

    Sencillez:Las pilas son fáciles de entender e implementar.Eficiencia:Las operaciones de inserción y eliminación tienen una complejidad temporal de O(1).Gestión de llamadas de función:Las pilas gestionan eficientemente las llamadas a funciones y el almacenamiento de variables.Funcionalidad Deshacer/Rehacer:Las pilas permiten deshacer y rehacer operaciones en aplicaciones.

Desventajas:

    Acceso limitado:El acceso a los elementos está restringido a la parte superior de la pila.Restricciones de tamaño:Las pilas pueden tener limitaciones de tamaño según la implementación.No apto para todos los escenarios:Las pilas son específicas del comportamiento LIFO y pueden no ser apropiadas en otros casos.

Implementación:

Nombre del archivo: 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); } } } 

Producción:

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

5) Cola:

Una cola es una estructura de datos lineal en Java que sigue el principio de primero en entrar, primero en salir (FIFO). Representa una colección de elementos donde los elementos se insertan en la parte trasera y se retiran del frente.

Características:

    Poner en cola:Agregar un elemento al final de la cola.Quitar de cola:Eliminar un elemento del frente de la cola.Ojeada:Recupere el elemento al principio de la cola sin eliminarlo.Tamaño:Determinar el número de elementos en la cola.Cheque vacío:Comprobando si la cola está vacía.

Ventajas:

    Comportamiento FIFO:Los elementos se procesan en el orden de su inserción, asegurando la preservación de la secuencia original.Inserción y extracción eficientes:Agregar y eliminar elementos de una cola es rápido y tiene una complejidad temporal constante de O(1).Sincronización:Java proporciona implementaciones de colas sincronizadas, lo que las hace seguras para la programación concurrente.Interfaz estandarizada:La interfaz Queue en Java ofrece un conjunto común de métodos, lo que permite una fácil intercambiabilidad entre diferentes implementaciones de colas.

Desventajas:

    Sin acceso aleatorio:Las colas no admiten acceso directo a elementos en el medio. Para acceder a posiciones específicas es necesario quitar de la cola los elementos anteriores.Tamaño limitado:Algunas implementaciones de colas tienen un tamaño o capacidad fijos, lo que provoca desbordamientos o excepciones al exceder el tamaño máximo.Búsqueda ineficiente:La búsqueda de un elemento en una cola requiere retirarla hasta que se encuentre una coincidencia, lo que da como resultado una búsqueda lineal con una complejidad temporal potencialmente alta.

Implementación:

Nombre del archivo: 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); } } } 

Producción:

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

6) Mapa Hash:

Un HashMap es una estructura de datos en Java que proporciona una forma de almacenar y recuperar pares clave-valor. Es parte del marco de colecciones de Java y se implementa en función de la estructura de datos de la tabla hash.

Funciones:

    poner (clave, valor):Inserta el par clave-valor especificado en HashMap.obtener la clave):Recupera el valor asociado con la clave especificada.contiene clave (clave):Comprueba si HashMap contiene la clave especificada.contieneValor(valor):Comprueba si HashMap contiene el valor especificado.eliminar (clave):Elimina el par clave-valor asociado con la clave especificada del HashMap.tamaño():Devuelve el número de pares clave-valor en HashMap.esta vacio():Comprueba si el HashMap está vacío.juego de llaves():Devuelve un conjunto que contiene todas las claves del HashMap.valores():Devuelve una colección que contiene todos los valores del HashMap.claro():Elimina todos los pares clave-valor del HashMap.

Ventajas:

    Recuperación eficiente:HashMap proporciona una recuperación rápida de valores basados ​​en claves con complejidad de tiempo constante O(1).Emparejamiento flexible de valores clave:HashMap permite cualquier objeto no nulo como clave, lo que permite claves definidas de forma personalizada para almacenar y recuperar datos.Tamaño dinámico:HashMap puede crecer o reducir su tamaño dinámicamente para manejar diferentes cantidades de datos.Compatibilidad con el marco de colecciones de Java:HashMap implementa la interfaz Map, lo que permite una integración perfecta con otras clases de Colección.

Desventajas:

    Falta de ordenamiento:HashMap no conserva el orden de los elementos. Utilice LinkedHashMap o TreeMap para requisitos de pedido específicos.Mayor sobrecarga de memoria:HashMap requiere memoria adicional para códigos hash y estructura interna en comparación con estructuras de datos más simples.Iteración más lenta:La iteración sobre un HashMap puede ser más lenta en comparación con las matrices o listas debido a que se atraviesa la tabla hash subyacente.

Implementación:

Nombre del archivo: 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()); } } 

Producción:

 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) Conjunto de hash:

HashSet es una estructura de datos en Java que implementa la interfaz Set y almacena elementos en una tabla hash.

Características:

    Almacena elementos únicos:HashSet no permite elementos duplicados. Cada elemento del HashSet es único.Utiliza búsqueda basada en hash:HashSet utiliza el valor hash de cada elemento para determinar su ubicación de almacenamiento, lo que proporciona una recuperación eficiente de los elementos.Colección desordenada:Los elementos de un HashSet no se almacenan en un orden específico. El orden de los elementos puede cambiar con el tiempo.

Ventajas:

    Búsqueda rápida de elementos:HashSet proporciona operaciones de búsqueda rápidas, lo que hace que sea eficiente verificar si un elemento existe en el conjunto.Sin elementos duplicados:HashSet maneja automáticamente elementos duplicados y garantiza que cada elemento sea único.Integración con el marco de colecciones de Java:HashSet implementa la interfaz Set, lo que la hace compatible con otras clases de colección en Java Collections Framework.

Desventajas:

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    Sin pedido garantizado:HashSet no mantiene el orden de los elementos. Si el orden de los elementos es importante, HashSet no es adecuado.Sin indexación:HashSet no proporciona indexación directa ni acceso posicional a elementos. Para acceder a los elementos, es necesario iterar sobre el conjunto.Mayor sobrecarga de memoria:HashSet requiere memoria adicional para almacenar valores hash y mantener la estructura de la tabla hash, lo que resulta en un mayor uso de memoria en comparación con otras estructuras de datos.

Implementación:

Nombre del archivo: 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()); } } 

Producción:

 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) Conjunto de árboles:

TreeSet es una implementación de la interfaz SortedSet en Java que utiliza un árbol de búsqueda binario autoequilibrado llamado árbol rojo-negro para almacenar elementos en orden.

Ventajas:

    Orden ordenado:TreeSet mantiene automáticamente los elementos en un orden ordenado según su orden natural o un comparador personalizado. Permite la búsqueda y recuperación eficiente de elementos en orden ascendente o descendente.Sin elementos duplicados:TreeSet no permite elementos duplicados. Garantiza que cada elemento del conjunto sea único, lo que puede resultar útil en escenarios donde se deben evitar valores duplicados.Operaciones eficientes:TreeSet proporciona operaciones eficientes como inserción, eliminación y búsqueda. Estas operaciones tienen una complejidad temporal de O (log n), donde n es el número de elementos del conjunto.Operaciones de conjuntos navegables:TreeSet proporciona métodos de navegación adicionales, como superior (), inferior (), techo () y piso (), que le permiten encontrar elementos que son mayores, menores o iguales a un valor determinado.

Desventajas:

    Gastos generales:TreeSet requiere memoria adicional para almacenar la estructura de datos interna, lo que puede generar una mayor sobrecarga de memoria en comparación con otras implementaciones de conjuntos.Inserción y extracción más lentas:Las operaciones de inserción y eliminación en TreeSet implican mantener el orden de los elementos, lo que puede requerir la reestructuración del árbol. Puede hacer que estas operaciones sean un poco más lentas en comparación con HashSet o LinkedHashSet.Personalización limitada:TreeSet está diseñado principalmente para pedidos naturales o un único comparador personalizado. Es posible que necesite más flexibilidad para múltiples criterios de clasificación o una lógica de clasificación compleja.

Funciones:

    agregar (elemento):Agrega un elemento al TreeSet mientras mantiene el orden de clasificación.eliminar (elemento):Elimina el elemento especificado del TreeSet.contiene (elemento):Comprueba si el TreeSet contiene el elemento especificado.tamaño():Devuelve el número de elementos del TreeSet.primero():Devuelve el primer elemento (el más bajo) del TreeSet.último():Devuelve el último elemento (el más alto) del TreeSet.superior(elemento):Devuelve el elemento mínimo del TreeSet que es estrictamente mayor que el elemento dado.inferior(elemento):Devuelve el elemento más grande del TreeSet que es estrictamente menor que el elemento dado.

Implementación:

Nombre del archivo: 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); } } } 

Producción:

 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) Mapa de árbol:

TreeMap es una clase en Java que implementa la interfaz Map y proporciona un mapeo clave-valor ordenado basado en el orden natural de las claves o un comparador personalizado.

Ventajas:

    Orden ordenado:TreeMap mantiene las claves ordenadas, lo que permite realizar operaciones de búsqueda, recuperación y basadas en rangos eficientes.Mapeo de valores clave:TreeMap almacena pares clave-valor, lo que permite una búsqueda y recuperación eficiente de valores basados ​​en las claves asociadas.Implementación del árbol rojo-negro:TreeMap utiliza internamente un árbol de búsqueda binario equilibrado (árbol rojo-negro), lo que garantiza un rendimiento eficiente incluso para grandes conjuntos de datos.Soporte para comparadores personalizados:TreeMap permite el uso de comparadores personalizados para definir el orden de clasificación de las claves, proporcionando flexibilidad en los criterios de clasificación.

Desventajas:

    Sobrecarga de memoria:TreeMap requiere memoria adicional para almacenar la estructura de árbol interna y los objetos asociados, lo que resulta en un mayor uso de memoria en comparación con estructuras de datos más simples como HashMap.Inserción y eliminación más lentas:Las operaciones de inserción y eliminación en TreeMap tienen una complejidad temporal de O (log n) debido a la necesidad de reestructurar el árbol, lo que las hace más lentas en comparación con HashMap o LinkedHashMap.Rendimiento limitado para datos sin clasificar:TreeMap funciona de manera eficiente con datos ordenados, pero su rendimiento puede degradarse cuando se trata de datos no clasificados o modificaciones frecuentes, ya que requiere mantener el orden de clasificación.

Funciones:

    poner (clave, valor):Inserta un par clave-valor en TreeMap.obtener la clave):Recupera el valor asociado con la clave especificada.contiene clave (clave):Comprueba si TreeMap contiene una clave específica.eliminar (clave):Elimina el par clave-valor asociado con la clave especificada.tamaño():Devuelve el número de pares clave-valor en TreeMap.juego de llaves():Devuelve un conjunto de todas las claves del TreeMap.valores():Devuelve una colección de todos los valores del TreeMap.conjunto de entrada():Devuelve un conjunto de pares clave-valor en TreeMap.

Implementación:

Nombre del archivo: 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); } } } 

Producción:

git agregar todo
 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) Gráfico:

Los gráficos son una estructura de datos que representa una colección de nodos o vértices interconectados. Están compuestos de vértices y aristas, donde los vértices representan entidades y las aristas representan las relaciones entre esas entidades.

Ventajas:

    Versatilidad:Los gráficos pueden representar una amplia gama de escenarios del mundo real, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones, como redes sociales, sistemas de transporte y redes informáticas.Representación de relaciones:Los gráficos proporcionan una forma natural de representar relaciones y conexiones entre entidades, lo que permite un análisis y un recorrido eficientes de estas relaciones.Búsqueda y recorrido eficientes:Los algoritmos de gráficos como la búsqueda en amplitud (BFS) y la búsqueda en profundidad (DFS) permiten recorrer y buscar eficientemente los vértices y bordes del gráfico.Modelado de relaciones complejas:Los gráficos pueden modelar relaciones complejas, incluidas estructuras jerárquicas, dependencias cíclicas y múltiples conexiones entre entidades.

Desventajas:

    Complejidad espacial:Los gráficos pueden consumir una cantidad significativa de memoria, especialmente los gráficos a gran escala con muchos vértices y aristas.La complejidad de las Operaciones:Ciertas operaciones gráficas, como encontrar el camino más corto o detectar ciclos, pueden tener una gran complejidad temporal, especialmente en gráficos densos.Dificultad en Mantenimiento:Modificar o actualizar un gráfico puede ser complejo, ya que los cambios en la estructura del gráfico pueden afectar su conectividad y los algoritmos existentes.

Implementación:

Nombre del archivo: 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) Árbol:

Un árbol es una estructura de datos ampliamente utilizada en informática que representa una estructura jerárquica. Consta de nodos conectados por bordes, donde cada nodo puede tener cero o más nodos secundarios.

Ventajas:

    Estructura jerarquica:Los árboles proporcionan una forma natural de representar relaciones jerárquicas, como sistemas de archivos, organigramas o documentos HTML/XML.Búsqueda eficiente:Los árboles de búsqueda binaria permiten una búsqueda eficiente con una complejidad temporal de O (log n), lo que los hace adecuados para almacenar y recuperar datos ordenados.Inserción y eliminación rápidas:Las estructuras de datos de árbol ofrecen operaciones eficientes de inserción y eliminación, especialmente cuando están equilibradas, como los árboles AVL o los árboles Rojo-Negro.Iteración ordenada:El recorrido en orden de un árbol de búsqueda binario proporciona elementos ordenados, lo que resulta útil para tareas como imprimir elementos ordenados o encontrar el elemento siguiente/anterior.

Desventajas:

    Alta sobrecarga de memoria:Los árboles requieren memoria adicional para almacenar referencias de nodos o punteros, lo que puede resultar en un mayor uso de memoria en comparación con estructuras de datos lineales como matrices o listas.Implementación compleja:Implementar y mantener una estructura de datos de árbol puede ser más complejo en comparación con otras estructuras de datos como matrices o listas, especialmente para variantes de árbol equilibrado.Operaciones limitadas:Algunas variantes de árbol, como los árboles de búsqueda binaria, no admiten operaciones eficientes como encontrar el késimo elemento más pequeño o encontrar el rango de un elemento.

Funciones:

    Inserción:Agregue un nuevo nodo al árbol.Supresión:Eliminar un nodo del árbol.Buscar:Busque un nodo o elemento específico en el árbol.El recorrido:Recorra el árbol en diferentes órdenes, como en orden, en orden anticipado o en orden posterior.Altura/Profundidad:Calcula la altura o profundidad del árbol.Balance:Asegúrese de que el árbol permanezca equilibrado para mantener operaciones eficientes.

Implementación:

Nombre del archivo: 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)>