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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-數(shù)組

894974231 / 1614人閱讀

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)組數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最基本的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是線性結(jié)構(gòu)，而線性結(jié)構(gòu)又分為連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和離散存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。比如容量，擴(kuò)容個(gè)，沒(méi)有意義，很快就滿了容量，擴(kuò)充個(gè)，太多了，容易早證浪費(fèi)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-數(shù)組
數(shù)組

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最基本的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是線性結(jié)構(gòu)，而線性結(jié)構(gòu)又分為連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和離散存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。所謂的連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)其實(shí)就是數(shù)組。

優(yōu)點(diǎn)：插入塊如果知道坐標(biāo)可以快速去地存取

缺點(diǎn)：查找慢,刪除慢,大小固定

二次封裝數(shù)組的增刪改查
基類的定義

定義一個(gè)工具類名稱-Array

接受的參數(shù)包括基本類型和自定義類型（用泛型來(lái)接受，基本類型用包裝類）

自定義屬性兩個(gè)：size用來(lái)表示數(shù)組的大小，data用來(lái)表示一個(gè)準(zhǔn)確的集合

概念區(qū)分：size表示數(shù)組的大小，capacity表示數(shù)組容量的大小

構(gòu)造函數(shù)：有參構(gòu)造，接受一個(gè)int值，用來(lái)初始化數(shù)組容量；無(wú)參構(gòu)造：給容量一個(gè)默認(rèn)值

toString()方法，輸出數(shù)組的大小和數(shù)組容量的大小，以及數(shù)組中的值

getSize()方法，調(diào)用方通過(guò)方法來(lái)獲取數(shù)組的大小

getCapacity()方法，調(diào)用方通過(guò)方法來(lái)獲取數(shù)組容量的大小

isEmpty()方法，調(diào)用方通過(guò)方法來(lái)判斷數(shù)組是否為空(指的是數(shù)組中是否有值，沒(méi)值就為空)

基類的代碼
package com.datastructure.array;

/**
 * @program: test
 * @description: 自定義數(shù)組封裝工具類
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 15:36
 **/
public class Array {

    private Integer size;

    private E[] data;




    /**
     * 有參構(gòu)造函數(shù)
     * @param capacity  封裝data的容量值
     */
    public Array(Integer capacity){
        data= (E[]) new Object[capacity];
        size=0;
    }

    /**
     * 無(wú)參構(gòu)造函數(shù)，設(shè)置默認(rèn)容量為10
     */
    public Array(){
        this(10);
    }

    /**
     * 獲取數(shù)組中的元素個(gè)數(shù)
     * @return
     */
    public Integer getSize(){
        return size;
    }

    /**
     * 獲取數(shù)組的容量
     * @return
     */
    public Integer getCapacity(){
        return data.length;
    }

    /**
     * 判斷數(shù)組是否為空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return size==0;
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d
",size,data.length));
        sb.append("[");
        for(int i =0;i

增


添加的方法




add()方法，兩個(gè)參數(shù)，添加元素的索引位置，和元素的值



addFirst()方法，在所有元素的最前面添加



addLast()方法，在所有元素的最后面添加



添加的代碼(增)


/**
     * 在索引為index的位置，插入param
     * 1.假如在索引為2的位置插入元素
     * 2.需要將原來(lái)索引為2及其以后的位置向后移動(dòng)一整位
     * 3.移動(dòng)完成之后，在索引為2的位置插入指定的值
     * 4.因?yàn)閿?shù)組中多了一個(gè)值，所以size需要+1
     *
     * @param index 元素的索引
     * @param param 值
     */
    public void add(int index, E param) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("添加失敗，索引的值不能小于0，并且索引的值不能大于數(shù)組的大小");
        }
        if (size == data.length) {
            throw new IllegalArgumentException("添加失敗，數(shù)組的大小已經(jīng)等于了數(shù)組容量的大小");
        }
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = param;
        size++;
    }

    /**
     * 在所有元素之前添加值
     *
     * @param param
     */
    public void addFirst(E param) {
        add(0, param);
    }

    /**
     * 在所有元素之后添加值
     *
     * @param param
     */
    public void addLast(E param) {
        add(size, param);
    }


測(cè)試代碼


package com.datastructure.array;

/**
 * @program: test
 * @description:
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 16:46
 **/
public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        Array integerArray = new Array(20);
        for(int i = 0; i < 10 ; i ++){
            integerArray.addLast(i);
        }
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------索引為3的地方添加元素-----------------------");
        integerArray.add(3,666);
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------所有元素的最后面添加值-----------------------");
        integerArray.addLast(10000);
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------所有元素的最前面添加值-----------------------");
        integerArray.addFirst(-1);
        System.out.println(integerArray);
    }
}



測(cè)試結(jié)果


Array: size = 10 , capacity = 20
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
--------------------索引為3的地方添加元素-----------------------
Array: size = 11 , capacity = 20
[0, 1, 2, 666, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
--------------------所有元素的最后面添加值-----------------------
Array: size = 12 , capacity = 20
[0, 1, 2, 666, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10000]
--------------------所有元素的最前面添加值-----------------------
Array: size = 13 , capacity = 20
[-1, 0, 1, 2, 666, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10000]


改


添加的方法



set，兩個(gè)參數(shù)，修改的元素的索引位置，和將要修改的值


添加的代碼(改)


/**
     * 修改數(shù)組中元素的值
     * @param index
     * @param param
     */
    public void set(int index,E param){
        if(index<0 || index>= size){
            throw new IllegalArgumentException("獲取失敗，索引值無(wú)效");
        }
        data[index]=param;
    }


測(cè)試代碼


package com.datastructure.array;

/**
 * @program: test
 * @description:
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 16:46
 **/
public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        Array integerArray = new Array(20);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            integerArray.addLast(i);
        }
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------索引為3的地方修改值為1010-----------------------");
        integerArray.set(3, 1010);
        System.out.println(integerArray);

    }
}



測(cè)試結(jié)果


Array: size = 10 , capacity = 20
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
--------------------索引為3的地方修改值為1010-----------------------
Array: size = 10 , capacity = 20
[0, 1, 2, 1010, 4, 5, 6, 7, 8, 9]


查


添加的方法




get()方法，一個(gè)參數(shù)，索引值，根據(jù)索引返回對(duì)應(yīng)的值



contains()方法，一個(gè)參數(shù)，判斷數(shù)組中是否包含某個(gè)元素



find()方法，一個(gè)參數(shù)，查找數(shù)組中是否包含param，如果包含返回索引值，不包含返回-1



findAll()方法，一個(gè)參數(shù)，查找數(shù)組中是否包含param，返回包含的索引數(shù)組



添加的代碼(查)


 /**
     * 獲取索引位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(Integer index){
        if(index<0 || index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("獲取失敗，索引的值不能小于0，并且索引的值不能大于等于數(shù)組的大小");
        }
        return data[index];
    }

    /**
     * 查看數(shù)組中是否包含某個(gè)元素
     * @param param
     * @return
     */
    public boolean contains(E param){
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            if(data[i] == param){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }


    /**
     * 查找數(shù)組中是否包含param，如果包含返回索引值，不包含返回-1
     * @param param
     * @return
     */
    public Integer find(E param){
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            if(data[i] == param){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 查找數(shù)組中是否包含param
     * 1.創(chuàng)建一個(gè)int數(shù)組用來(lái)接收返回的索引值
     * 2.索引容量最大為數(shù)組的大小
     * 3.用臨時(shí)變量來(lái)存儲(chǔ)int數(shù)組的大小
     * 4.如果相等，給 int數(shù)組 為臨時(shí)變量的元素賦值(相等的索引)，臨時(shí)變量自增
     * @param param
     * @return
     */
    public Integer[] findAll(E param){
        int intTemp=0;
        Integer[] integers = new Integer[size];
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            if(data[i] == param){
                integers[intTemp]=i;
                intTemp++;
            }
        }
        return integers;
    }


測(cè)試代碼


package com.datastructure.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * @program: test
 * @description:
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 16:46
 **/
public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        Array integerArray = new Array(20);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            integerArray.addLast(i);
        }
        integerArray.addLast(3);

        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------得到索引為3的值-----------------------");
        System.out.println(integerArray.get(3));

        System.out.println("--------------------判斷是否包含有包含3的值-----------------------");
        System.out.println(integerArray.contains(3));

        System.out.println("--------------------查找是否包含參數(shù)，并返回索引-----------------------");
        System.out.println(integerArray.find(3));

        System.out.println("--------------------查找是否包含參數(shù)，并返回索引數(shù)組-----------------------");
        System.out.println(Arrays.asList(integerArray.findAll(3)));

    }
}



測(cè)試結(jié)果


Array: size = 11 , capacity = 20
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3]
--------------------得到索引為3的值-----------------------
3
--------------------判斷是否包含有包含3的值-----------------------
true
--------------------查找是否包含參數(shù)，并返回索引-----------------------
3
--------------------查找是否包含參數(shù)，并返回索引數(shù)組-----------------------
[3, 10, null, null, null, null, null, null, null, null, null]


刪


添加的方法




remove()方法，數(shù)組中刪除index位置的元素，并且返回對(duì)應(yīng)的值



removeFirst()方法，刪除第一位元素



removeLast()方法，刪除最后一位元素



removeElement()方法，查看某個(gè)值是否在數(shù)組中存在，如果存在,刪除并返回true，如果不存在 返回false、



removeLast()方法， 查找所有元素，獲取所有相等的索引，遍歷移除



添加的代碼(刪)


/**
     * 從數(shù)組中刪除index位置的元素，并且返回對(duì)應(yīng)的值
     * 1.假如刪除索引為3的元素
     * 2.需要將索引大于3的元素向前移動(dòng)一位
     * 3.因?yàn)閿?shù)組中少了一個(gè)值，所以元素-1
     * 4.用臨時(shí)變量來(lái)存儲(chǔ)刪除的值，用來(lái)返回
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index){
        if(index<0 || index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("刪除失敗，索引的值不能小于0，并且索引的值不能大于等于數(shù)組的大小");
        }
        E temp=data[index];
        for(int i = index+1 ; i < size ; i++){
            data[i-1]=data[i];
        }
        size--;
        return temp;
    }

    /**
     * 刪除第一位元素
     * @return
     */
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }

    /**
     * 刪除最后一位元素
     */
    public E removeLast(){
        return remove(size-1);
    }

    /**
     * 查看某個(gè)值是否在數(shù)組中存在，如果存在,刪除并返回true，如果不存在 返回false
     * @param param
     */
    public boolean removeElement(E param){
        Integer index = find(param);
        if(index != -1){
            remove(index);
            return true;
        }
        return false;
    }

   /**
     * 遍歷數(shù)組，移除元素
     * @param param
     */
    public void removeAllElement(E param){
        for(E d:data){
            removeElement(param);
        }
    }


測(cè)試代碼


package com.datastructure.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * @program: test
 * @description:
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 16:46
 **/
public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        Array integerArray = new Array(20);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            integerArray.addLast(i);
        }
        integerArray.addLast(3);
        integerArray.addLast(4);

        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------數(shù)組中刪除6位置的元素，并且返回對(duì)應(yīng)的值-----------------------");
        System.out.println(integerArray.remove(6));
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------刪除第一位元素-----------------------");
        System.out.println(integerArray.removeFirst());
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------刪除最后一位元素-----------------------");
        System.out.println(integerArray.removeLast());
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------查看8是否在數(shù)組中存在，返回true和fals-----------------------");
        System.out.println(integerArray.removeElement(8));
        System.out.println(integerArray);

        System.out.println("--------------------查找所有元素，獲取所有相等的索引，遍歷移除-----------------------");
        integerArray.removeAllElement(3);
        System.out.println(integerArray);

    }
}



測(cè)試結(jié)果


Array: size = 12 , capacity = 20
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 4]
--------------------數(shù)組中刪除6位置的元素，并且返回對(duì)應(yīng)的值-----------------------
6
Array: size = 11 , capacity = 20
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 3, 4]
--------------------刪除第一位元素-----------------------
0
Array: size = 10 , capacity = 20
[1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 3, 4]
--------------------刪除最后一位元素-----------------------
4
Array: size = 9 , capacity = 20
[1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 3]
--------------------查看8是否在數(shù)組中存在，如果存在,刪除并返回true，如果不存在 返回false、-----------------------
true
Array: size = 8 , capacity = 20
[1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 3]
--------------------查找所有元素，獲取所有相等的索引，遍歷移除-----------------------
Array: size = 6 , capacity = 20
[1, 2, 4, 5, 7, 9]


數(shù)組動(dòng)態(tài)擴(kuò)容


添加的方法



resize()方法，定義為私有，調(diào)用方不能通過(guò)方法來(lái)調(diào)用，去修改，否則容易造成BUG


擴(kuò)容倍數(shù)，如果用固定值，不好抉擇。比如：100容量，擴(kuò)容10個(gè)，沒(méi)有意義，很快就滿了；100容量，擴(kuò)充1000個(gè)，太多了，容易早證浪費(fèi)。最好選擇倍數(shù)，都在同一個(gè)單位級(jí)別，這里代碼選擇的是2倍


添加的時(shí)候需要判斷擴(kuò)容，刪除的時(shí)候需要?jiǎng)h除容量，減少資源浪費(fèi)


刪除的時(shí)候，當(dāng)元素減少到容量的1/4的時(shí)候開始縮，縮減到容量的1/2


如果選擇1/2的時(shí)候開始縮減，然后縮減到1/2會(huì)有一定的問(wèn)題，例如：容量10，現(xiàn)在容量滿了，來(lái)了一個(gè)元素，需要擴(kuò)容，按照設(shè)置的擴(kuò)容機(jī)制，會(huì)擴(kuò)容2倍，也就是20容量，如果刪除了一個(gè)元素，元素達(dá)到了容量的1/2，我們開始進(jìn)行縮減，縮減1/2，容量又變?yōu)?0。如果一直在這個(gè)臨界值，那么元素會(huì)一直進(jìn)行擴(kuò)容縮減擴(kuò)容縮減，性能影響太大。


如果選擇1/4的時(shí)候開始縮減，然后縮減到1/2，這樣能夠較好的避開以上問(wèn)題，例如：容量10，容量滿了，來(lái)了一個(gè)元素，擴(kuò)容容量到了20，如果刪除一個(gè)元素，還不到容量的1/4，所以還不會(huì)進(jìn)行縮減，如果真的到了容量的1/4的時(shí)候，我們選擇縮減1/2，容量也需要一定的元素，才會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容，防止了容量一直擴(kuò)容或者縮減



添加的代碼


    /**
     * 擴(kuò)容方法
     * 1.需要new一個(gè)object，new E[i]  java不支持這樣寫
     * 2.object是所有類的基類，用object然后強(qiáng)轉(zhuǎn)一下就可以
     * 3.擴(kuò)展之后，需要將原數(shù)組中的值，放入擴(kuò)展之后的數(shù)組中
     * @param newCapacity
     */
    private void resize(int newCapacity) {
        E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
        for(int i=0;i

修改的代碼


add() 和 remove()


/**
     * 在索引為index的位置，插入param
     * 1.假如在索引為2的位置插入元素
     * 2.需要將原來(lái)索引為2及其以后的位置向后移動(dòng)一整位
     * 3.移動(dòng)完成之后，在索引為2的位置插入指定的值
     * 4.因?yàn)閿?shù)組中多了一個(gè)值，所以size需要+1
     *
     * @param index 元素的索引
     * @param param 值
     */
    public void add(int index, E param) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("添加失敗，索引的值不能小于0，并且索引的值不能大于數(shù)組的大小");
        }
        if (size == data.length) {
            resize(2 * data.length);
        }
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = param;
        size++;
    }


/**
     * 從數(shù)組中刪除index位置的元素，并且返回對(duì)應(yīng)的值
     * 1.假如刪除索引為3的元素
     * 2.需要將索引大于3的元素向前移動(dòng)一位
     * 3.因?yàn)閿?shù)組中少了一個(gè)值，所以元素-1
     * 4.用臨時(shí)變量來(lái)存儲(chǔ)刪除的值，用來(lái)返回
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index){
        if(index<0 || index>=size){
            throw new IllegalArgumentException("刪除失敗，索引的值不能小于0，并且索引的值不能大于等于數(shù)組的大小");
        }
        E temp=data[index];
        for(int i = index+1 ; i < size ; i++){
            data[i-1]=data[i];
        }
        size--;
        if(size == data.length / 4 ){
            resize(data.length / 2 );
        }
        return temp;
    }


測(cè)試代碼


package com.datastructure.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * @program: test
 * @description:
 * @author: Mr.Yang
 * @create: 2019-05-01 16:46
 **/
public class ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        Array integerArray = new Array(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            integerArray.addLast(i);
        }
        System.out.println(integerArray);

        System.out.printf("--------------------將容量設(shè)置為10，添加10個(gè)元素，元素的容量 : %d -------------------
",integerArray.getCapacity());

        integerArray.addLast(21);
        System.out.printf("--------------------元素+1，元素的容量 : %d --------------------
",integerArray.getCapacity());


        integerArray.removeLast();
        System.out.printf("--------------------元素-1，元素的容量 : %d --------------------
",integerArray.getCapacity());

        integerArray.removeLast();
        System.out.printf("--------------------元素-1，元素的容量 : %d --------------------
",integerArray.getCapacity());

        for(int x=0;x<=5;x++){
            integerArray.removeLast();
        }
        System.out.printf("--------------------元素-1/4，元素的容量 : %d --------------------
",integerArray.getCapacity());


    }
}



測(cè)試結(jié)果


Array: size = 10 , capacity = 10
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
--------------------將容量設(shè)置為10，添加10個(gè)元素，元素的容量 : 10 -------------------
--------------------元素+1，元素的容量 : 20 --------------------
--------------------元素-1，元素的容量 : 20 --------------------
--------------------元素-1，元素的容量 : 20 --------------------
--------------------元素-1/4，元素的容量 : 10 --------------------

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