Java - Structures de données

Bienvenue, futurs programmeurs ! Aujourd'hui, nous plongeons dans le monde passionnant des structures de données en Java. En tant qu'enseignant en informatique de votre quartier, je suis là pour vous guider dans ce voyage, étape par étape. Ne vous inquiétez pas si vous êtes nouveau dans la programmation - nous allons commencer par les bases et progresser pas à pas. Alors, mettez vos casques virtuels et c'est parti pour construire nos connaissances !

Introduction aux Structures de Données

Avant de nous plonger dans les structures de données spécifiques en Java, comprendre ce qu'elles sont et pourquoi elles sont importantes.

Imaginez que vous organisez une bibliothèque. Vous ne jetteriez pas tous les livres dans une pile, n'est-ce pas ? Bien sûr que non ! Vous les organiseriez d'une manière qui rende facile de les trouver et de les gérer. C'est exactement ce que les structures de données font pour nos données en programmation.

Les structures de données sont des moyens d'organiser et de stocker des données de sorte que nous puissions y accéder et les modifier efficacement. En Java, nous avons plusieurs structures de données intégrées que nous pouvons utiliser, chacune avec ses propres forces et cas d'utilisation.

Structures de données intégrées en Java

Explorons certaines des structures de données les plus courantes en Java :

L'Enumération

L'Enumération est comme une machine à billets qui distribue des numéros un par un. C'est une interface en Java qui nous permet d'accéder aux éléments dans une collection un à la fois.

Voici un exemple simple :

import java.util.*;

public class EnumerationExample {
public static void main(String args[]) {
Vector<String> dayNames = new Vector<>();
dayNames.add("Lundi");
dayNames.add("Mardi");
dayNames.add("Mercredi");

Enumeration<String> days = dayNames.elements();

while (days.hasMoreElements()) {
System.out.println(days.nextElement());
}
}
}

Dans cet exemple, nous créons un Vector de noms de jours et utilisons l'Enumération pour les itérer. La méthode hasMoreElements() vérifie s'il y a plus d'éléments, et nextElement() récupère l'élément suivant.

Le BitSet

BitSet est comme une rangée d'interrupteurs - chacun peut être soit allumé (1) soit éteint (0). Il est utile lorsque vous avez besoin de stocker une série de valeurs vraies/fausses efficacement.

Voici un exemple :

import java.util.BitSet;

public class BitSetExample {
public static void main(String args[]) {
BitSet bits1 = new BitSet(16);
BitSet bits2 = new BitSet(16);

// définir certains bits
for(int i = 0; i < 16; i++) {
if((i % 2) == 0) bits1.set(i);
if((i % 5) != 0) bits2.set(i);
}

System.out.println("Pattern initial dans bits1: " + bits1);
System.out.println("Pattern initial dans bits2: " + bits2);

// Opération AND sur les bits
bits2.and(bits1);
System.out.println("bits2 AND bits1: " + bits2);
}
}

Cet exemple montre la création de BitSets, la définition de bits et les opérations bit à bit.

Le Vector

Vector est comme un tableau magique qui peut grandir ou se rétrécir selon les besoins. Il est similaire à une ArrayList mais est synchronisé, ce qui le rend thread-safe.

Voici comment vous pourriez utiliser un Vector :

import java.util.*;

public class VectorExample {
public static void main(String args[]) {
Vector<Integer> vec = new Vector<>(3, 2);
System.out.println("Taille initiale: " + vec.size());
System.out.println("Capacité initiale: " + vec.capacity());

vec.addElement(1);
vec.addElement(2);
vec.addElement(3);
vec.addElement(4);
System.out.println("Capacité après quatre ajouts: " + vec.capacity());

vec.addElement(5);
System.out.println("Capacité actuelle: " + vec.capacity());

System.out.println("Premier élément: " + vec.firstElement());
System.out.println("Dernier élément: " + vec.lastElement());
}
}

Cet exemple montre comment créer un Vector, ajouter des éléments et vérifier sa taille et sa capacité.

La Stack

Stack est comme une pile de plats - vous ne pouvez ajouter ou retirer que du sommet. Il suit le principe du Last-In-First-Out (LIFO).

Voyons un Stack en action :

import java.util.*;

public class StackExample {
public static void main(String args[]) {
Stack<String> stack = new Stack<>();
stack.push("Bas");
stack.push("Moyen");
stack.push("Haut");

System.out.println("Stack: " + stack);
System.out.println("Poppé: " + stack.pop());
System.out.println("Stack après pop: " + stack);
System.out.println(" aperçu: " + stack.peek());
System.out.println("Stack après peek: " + stack);
}
}

Cet exemple montre comment pousser des éléments sur une stack, les retirer et jeter un coup d'œil à l'élément du sommet.

Le Dictionary

Dictionary est une classe abstraite qui représente une structure de données clé-valeur. C'est comme un véritable dictionnaire où chaque mot (clé) a une définition (valeur).

Bien que Dictionary soit abstrait et ne puisse pas être instancié directement, son sous-classe Hashtable est couramment utilisée :

import java.util.*;

public class DictionaryExample {
public static void main(String args[]) {
Dictionary<String, String> dict = new Hashtable<>();

dict.put("Pomme", "Un fruit");
dict.put("Java", "Un langage de programmation");
dict.put("Ordinateur", "Un appareil électronique");

System.out.println("Dictionnaire: " + dict);
System.out.println("Valeur pour la clé 'Java': " + dict.get("Java"));

System.out.println("Clés: ");
for (Enumeration<String> keys = dict.keys(); keys.hasMoreElements();) {
System.out.println(keys.nextElement());
}
}
}

Cet exemple montre comment utiliser un Dictionary (via Hashtable) pour stocker et récupérer des paires clé-valeur.

Le Hashtable

Hashtable est comme un classeur super-éfficace. Il stocke des paires clé-valeur et permet une récupération rapide des valeurs en fonction de leurs clés.

Voici un exemple d'utilisation d'un Hashtable :

import java.util.*;

public class HashtableExample {
public static void main(String args[]) {
Hashtable<String, Integer> numbers = new Hashtable<>();
numbers.put("un", 1);
numbers.put("deux", 2);
numbers.put("trois", 3);

System.out.println("Hashtable: " + numbers);
System.out.println("Valeur de 'deux': " + numbers.get("deux"));
System.out.println("Est-ce que 'quatre' est une clé ? " + numbers.containsKey("quatre"));
System.out.println("Est-ce que 3 est une valeur ? " + numbers.containsValue(3));

numbers.remove("deux");
System.out.println("Hashtable après suppression de 'deux': " + numbers);
}
}

Cet exemple montre comment ajouter des paires clé-valeur à un Hashtable, récupérer des valeurs, vérifier les clés et les valeurs, et supprimer des entrées.

Les Properties

Properties est un type spécial de Hashtable conçu pour stocker des paires clé-valeur de chaînes. Il est souvent utilisé pour les paramètres de configuration.

Voyons comment fonctionne Properties :

import java.util.*;

public class PropertiesExample {
public static void main(String args[]) {
Properties capitals = new Properties();
capitals.put("USA", "Washington D.C.");
capitals.put("France", "Paris");
capitals.put("Japan", "Tokyo");

System.out.println("Properties: " + capitals);
System.out.println("Capitale de France: " + capitals.getProperty("France"));

// Définir une valeur par défaut
System.out.println("Capitale de l'Espagne: " + capitals.getProperty("Spain", "Non Trouvé"));

capitals.list(System.out);
}
}

Cet exemple montre comment utiliser Properties pour stocker et récupérer des paires clé-valeur de chaînes, avec une valeur par défaut pour les clés manquantes.

Conclusion

Félicitations ! Vous avez刚刚迈出了进入Java数据结构世界的第一步。每个结构都有其独特的属性和用例。随着您在编程旅程中的继续，您会发现根据您的特定需求选择不同的结构。

记住，选择正确的数据结构可以大大影响您的程序运行的效率。这就像选择正确的工具做工作一样 - un marteau est génial pour des clous, mais pas si génial pour des vis !

Continuez à vous entraîner avec ces structures, essayez de les utiliser dans vos propres projets, et n'ayez pas peur d'expérimenter. Bon codage !

Credits: Image by storyset