JAVA中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和XML使用解析

更新時間：2025年04月19日 16:25:06 作者：愛吃牛肉的大老虎

這篇文章主要介紹了JAVA中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和XML使用,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

1常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)組（Array）

在程序設(shè)計中，為了處理方便，把具有相同類型的若干變量按有序的形式組織起來。這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。
在C語言中，數(shù)組屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個數(shù)組可以分解為多個數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或是構(gòu)造類型。
因此按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組又可分為 數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組 等各種類別

1.2 棧（Stack）

棧是只能在某一端插入和刪除的特殊線性表。
它按照先進后出的原則存儲數(shù)據(jù)，先進入的數(shù)據(jù)被壓入棧底，最后的數(shù)據(jù)在棧頂，需要讀數(shù)據(jù)的時候從棧頂開始彈出數(shù)據(jù)（最后一個數(shù)據(jù)被第一個讀出來）

1.3 對列（Queue）

一種特殊的線性表，它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作。
進行插入操作的端稱為隊尾，進行刪除操作的端稱為對頭。
隊列中沒有元素時，稱為空隊列

1.4 鏈表（Linked List）

一種物理存儲單元上非連續(xù)、非順序的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序?qū)崿F(xiàn)的
鏈表由一系列結(jié)點（鏈表中的每一個元素稱為結(jié)點）組成，結(jié)點可以在運行時動態(tài)生成。每個結(jié)點包括兩個部分：
一個是存儲數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個是存儲下一個結(jié)點地址的指針域

1.5 樹（Tree）

樹是包含n（n>0）個結(jié)點的有窮集合K，且在K中定義了一個關(guān)系N，N滿足以下條件：

有且僅有一個結(jié)點K₀，它對于關(guān)系N來說沒有前驅(qū)，稱K₀為樹的根結(jié)點，簡稱為根（root）
除K₀外，K中的每個結(jié)點，對于關(guān)系N來說有且僅有一個前驅(qū)
K中各結(jié)點，對關(guān)系N來說可以有m個后繼（m>=0）

1.6 堆（Heap）

在計算機科學(xué)中，堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個結(jié)點都有一個值。
通常我們所說的對的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指二叉堆。
堆的特點是根結(jié)點的值最?。ɑ蜃畲螅腋Y(jié)點的兩個子樹也是一個堆

1.7 圖（Graph）

圖是由結(jié)點的有窮集合V和邊的集合E組成。
其中，為了與樹形結(jié)構(gòu)加以區(qū)別，在圖結(jié)構(gòu)中常常將結(jié)點稱為頂點，邊是頂點的有序偶對，若兩個頂點之間存在一條邊，就表示這兩個頂點具有相鄰關(guān)系

1.8 散列表（Hash）

若結(jié)構(gòu)中存在關(guān)鍵字和K相等的記錄，則必定在f(K)的存儲位置上。
由此，不需比較便可直接取得所查詢的記錄，稱這個對應(yīng)關(guān)系f為散列函數(shù)（Hash function），按這個思想建立的表為散列表

2 XML解析

2.1 簡介

XML，一種可擴展標記語言，通常被開發(fā)人員用來傳輸和存儲數(shù)據(jù)，定義也比較簡單，通常如下方式開頭，用來表述文檔的一些信息

經(jīng)過整理，通過 Java 程序解析 XML 文件，目前比較主流的有以下四種方式：

DOM 解析
SAX 解析
JDOM 解析
DOM4J 解析

下面我們以如下的 XML 文件為例，分別介紹每種方式的解析實現(xiàn)。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<class>
    <student id="1">
        <name>張三</name>
        <gender>男</gender>
        <age>26</age>
    </student>
    <student id="2">
        <name>里斯</name>
        <gender>男</gender>
        <age>36</age>
    </student>
 <student id="3">
        <name>王五</name>
        <gender>女</gender>
        <age>24</age>
    </student>
</class>

2.2 DOM解析

DOM 的全稱是：Document Object Model，是 Java 中最早支持的一種 XML 解析方式，可以不用依賴任何第三方包，通過 JDK 提供的 w3c 包里面的 api，即可實現(xiàn)快速解析，代碼編程簡單。

為XML文檔的已解析版本定義了一組接口。解析器讀入整個文檔，然后構(gòu)建一個駐留內(nèi)存的樹結(jié)構(gòu)，然后代碼就可以使用DOM接口來操作這個樹結(jié)構(gòu)

優(yōu)點：整個文檔樹在內(nèi)存中，便于操作，支持刪除、修改、重新排列等多種功能
缺點：將整個文檔調(diào)入內(nèi)存中（包括無用的節(jié)點），浪費時間和空間
使用場合：一旦解析了文檔還需多次訪問這些數(shù)據(jù)，硬件資源充足（內(nèi)存、CPU）

實現(xiàn)過程如下：

import org.w3c.dom.*;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import java.io.InputStream;

public class DomDemo {
    
    public static void main(String[] args) {
        // 1.獲取xml文件流
        InputStream inputStream = DomDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("demo.xml");
        // 2.創(chuàng)建DocumentBuilderFactory對象
        DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        // 3.創(chuàng)建DocumentBuilder對象
        try {
            DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
            Document d = builder.parse(inputStream);
            NodeList stdList = d.getElementsByTagName("student");
            for (int i = 0; i <stdList.getLength() ; i++) {
                Node std = stdList.item(i);
                // 遍歷標簽屬性
                NamedNodeMap attrs = std.getAttributes();
                for(int j=0; j< attrs.getLength(); j++){
                    Node attr = attrs.item(j);
                    System.out.println(attr.getNodeName()+"："+attr.getNodeValue());
                }
                // 遍歷標簽子節(jié)點
                NodeList childNodes = std.getChildNodes();
                for (int k = 0; k <childNodes.getLength() ; k++) {
                    if (childNodes.item(k).getNodeType()== Node.ELEMENT_NODE) {
                        System.out.println(childNodes.item(k).getNodeName() + "：" + childNodes.item(k).getTextContent());
                    }
                }
                System.out.println("==============");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


運行結(jié)果如下：
id：1
name：張三
gender：男
age：26
==============
id：2
name：里斯
gender：男
age：36
==============
id：3
name：王五
gender：女
age：24
==============

2.3 SAX解析

SAX 的全稱是：Simple API for XML，也是 JDK 提供的另一種 XML 解析方式。

相比于 DOM，SAX 每次解析只在內(nèi)存中加載 XML 文件的一小部分，即使針對較大的 XML 文件，它也不需要占用太多的內(nèi)存，也不會存在內(nèi)存溢出的問題。

優(yōu)點如下：

采用事件驅(qū)動模式一段一段的來解析數(shù)據(jù)，占用內(nèi)存小
只在讀取數(shù)據(jù)時檢查數(shù)據(jù)，不需要保存在內(nèi)存中
效率和性能較高，能解析大于系統(tǒng)內(nèi)存的文檔
SAX解析器代碼比DOM解析器代碼小

當然也有缺點：

與 DOM 解析器相比，使用 SAX 解析器讀取 XML 文件時，解析邏輯比較復(fù)雜
同時無法定位文檔層次，很難同時訪問同一文檔的不同部分數(shù)據(jù)，不支持 XPath
不是持久的，事件過后若沒保存數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)就丟了。無狀態(tài)性，從事件中只能得到文本，但不知該文本屬于哪個元素

使用場合：Applet，只需XML文檔的少量內(nèi)容，很少回頭訪問，機器內(nèi)存少

實現(xiàn)過程如下：

import org.xml.sax.Attributes;
import org.xml.sax.SAXException;
import org.xml.sax.helpers.DefaultHandler;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class SAXDemoHandel extends DefaultHandler {

    private String value;

    private Map<String, String> student;

    private List<Map<String, String>> students = new ArrayList<>();

    public List<Map<String, String>> getStudents() {
        return students;
    }

    /**
     * xml 解析開始
     * @throws SAXException
     */
    @Override
    public void startDocument() throws SAXException {
        super.startDocument();
        System.out.println("xml 解析開始");
    }

    /**
     * xml 解析結(jié)束
     * @throws SAXException
     */
    @Override
    public void endDocument() throws SAXException {
        super.endDocument();
        System.out.println("xml 解析結(jié)束");
    }

    /**
     * 解析 XML 元素開始
     * @param uri
     * @param localName
     * @param qName
     * @param attributes
     * @throws SAXException
     */
    @Override
    public void startElement(String uri, String localName, String qName, Attributes attributes) throws SAXException {
        super.startElement(uri, localName, qName, attributes);
        System.out.println("開始遍歷節(jié)點：" +  qName);

        if (qName.equals("student")){
            student = new HashMap<>();
            for(int i=0; i<attributes.getLength();i++){
                student.put(attributes.getQName(i), attributes.getValue(i));
            }
        }
    }

    /**
     * 解析 XML 元素結(jié)束
     * @param uri
     * @param localName
     * @param qName
     * @throws SAXException
     */
    @Override
    public void endElement(String uri, String localName, String qName) throws SAXException {
        super.endElement(uri, localName, qName);
        System.out.println("節(jié)點遍歷結(jié)束：" +  qName);

        if(qName.equals("student")){
            students.add(student);
            student = null;
        } else if(qName.equals("name") || qName.equals("gender") || qName.equals("age")){
            student.put(qName, value);
        }
    }

    @Override
    public void characters(char[] ch, int start, int length) throws SAXException {
        super.characters(ch, start, length);

        // 獲取節(jié)點值數(shù)組
        value = new String(ch,start,length).trim();
        if (!value.equals("")) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}

import javax.xml.parsers.SAXParser;
import javax.xml.parsers.SAXParserFactory;
import java.io.InputStream;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class SAXDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.獲取xml文件流
        InputStream inputStream = SAXDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("demo.xml");
        // 2.獲取SAXParserFactory實例
        SAXParserFactory factory = SAXParserFactory.newInstance();
        // 3.獲取SAXparser實例
        SAXParser saxParser = factory.newSAXParser();
        // 4.創(chuàng)建Handel對象
        SAXDemoHandel handel = new SAXDemoHandel();
        // 5.解析XML文件
        saxParser.parse(inputStream, handel);
        // 6.獲取讀取結(jié)果
        List<Map<String, String>> students = handel.getStudents();
        for (Map<String, String> student : students) {
            System.out.println(student.toString());
        }
    }
}
運行結(jié)果如下：

{gender=男, name=張三, id=1}
{gender=男, name=里斯, id=2}
{gender=女, name=王五, id=3}

2.4 JDOM解析

JDOM 是 Java 生態(tài)中一個非常優(yōu)秀的 XML 開源文檔解析庫，可以把它看成是 DOM 及 SAX 的結(jié)合版，同時在設(shè)計上彌補了 DOM 及 SAX 在實際應(yīng)用當中的不足之處。

優(yōu)點如下：

基于樹的模型處理 XML 文件，數(shù)據(jù)會加載在內(nèi)存中
沒有向下兼容的限制，因此比 DOM 簡單
速度快，缺陷少
具有 SAX 的解析特征
API 比 DOM 更容易理解
20-80原則，極大地減少了代碼量

當然也有缺點：

能處理大于內(nèi)存的 XML 文檔
不支持與 DOM 中相應(yīng)遍歷包

使用場合：要實現(xiàn)的功能簡單，如解析、創(chuàng)建等，但在底層，JDOM還是使用SAX，DOM，Xanan文檔

pom依賴

<!--jdom -->
<dependency>
    <groupId>org.jdom</groupId>
    <artifactId>jdom</artifactId>
    <version>1.1.3</version>
</dependency>

實現(xiàn)過程如下：

import org.jdom.Attribute;
import org.jdom.Document;
import org.jdom.Element;
import org.jdom.input.SAXBuilder;
import java.io.InputStream;
import java.util.List;


public class JdomDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.獲取xml文件流
        InputStream inputStream = JdomDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("demo.xml");
        // 2.創(chuàng)建SAXBuilder對象
        SAXBuilder saxBuilder = new SAXBuilder();
        // 3.將輸入流加載到build中
        Document document = saxBuilder.build(inputStream);
        // 4.獲取根節(jié)點
        Element rootElement = document.getRootElement();
        // 5.獲取子節(jié)點
        List<Element> children = rootElement.getChildren();
        for (Element child : children) {
            List<Attribute> attributes = child.getAttributes();
            // 遍歷標簽屬性
            for (Attribute attr : attributes) {
                System.out.println(attr.getName()+":"+attr.getValue());
            }
            // 遍歷標簽子節(jié)點
            List<Element> childrenList = child.getChildren();
            for (Element  o: childrenList) {
                System.out.println(o.getName() + "：" + o.getValue());
            }
            System.out.println("==============");
        }
    }
}
運行結(jié)果如下：

id:1
name：張三
gender：男
age：26
==============
id:2
name：里斯
gender：男
age：36
==============
id:3
name：王五
gender：女
age：24
==============

2.5 DOM4J解析

DOM4J 也是 Java 生態(tài)中一款非常非常優(yōu)秀的 XML 開源文檔解析庫，是 JDOM 的升級品。

最初，它是 JDOM 的一種分支，后來合并了許多超出基本 XML 文檔表示的功能，最后單獨作為一工具對外發(fā)布。

優(yōu)點如下：

性能優(yōu)異，功能強大，極端易使用
開發(fā)簡便，同時也提供了一些提高性能的代替方法
支持 XPath

唯一的缺點：

API 過于復(fù)雜

pom依賴

 <!-- dom4j -->
 <dependency>
     <groupId>dom4j</groupId>
     <artifactId>dom4j</artifactId>
     <version>1.6.1</version>
</dependency>

實現(xiàn)過程如下：

public class Dom4jDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.獲取xml文件流
        InputStream inputStream = Dom4jDemo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("demo.xml");
        // 2.創(chuàng)建Reader對象
        SAXReader reader = new SAXReader();
        // 3.加載xml
        Document document = reader.read(inputStream);
        // 4.獲取根節(jié)點
        Element rootElement = document.getRootElement();
        // 5.遍歷元素
        Iterator iterator = rootElement.elementIterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Element stu = (Element) iterator.next();
            // 遍歷標簽屬性
            List<Attribute> attributes = stu.attributes();
            for (Attribute attribute : attributes) {
                System.out.println(attribute.getName() + "：" + attribute.getValue());
            }

            // 遍歷標簽子節(jié)點
            Iterator iterator1 = stu.elementIterator();
            while (iterator1.hasNext()){
                Element stuChild = (Element) iterator1.next();
                System.out.println(stuChild.getName()+"："+stuChild.getStringValue());
            }
            System.out.println("==============");
        }
    }
}
運行結(jié)果如下：

id：1
name：張三
gender：男
age：26
==============
id：2
name：里斯
gender：男
age：36
==============
id：3
name：王五
gender：女
age：24
==============