數據結構-數組

數據結構-數組

數組

• 數據結構中最基本的一個結構就是線性結構，而線性結構又分為連續存儲結構和離散存儲結構。所謂的連續存儲結構其實就是數組。
• 優點：查詢比較快如果知道座標可以快速去地存取
• 缺點 : 添加,刪除慢,大小固定

二次封裝數組的增刪改查

基類的定義

• 定義一個工具類名稱-Array
• 接受的參數包括基本類型和自定義類型（用泛型來接受，基本類型用包裝類）
• 自定義屬性兩個：size用來表示數組的大小，data用來表示一個準確的集合
• 概念區分：size表示數組的大小，capacity表示數組容量的大小
• 構造函數：有參構造，接受一個int值，用來初始化數組容量；無參構造：給容量一個默認值
• toString()方法，輸出數組的大小和數組容量的大小，以及數組中的值
• getSize()方法，調用方通過方法來獲取數組的大小
• getCapacity()方法，調用方通過方法來獲取數組容量的大小
• isEmpty()方法，調用方通過方法來判斷數組是否為空(指的是數組中是否有值，沒值就為空)

基類的代碼

package com.datastructure.array;

/**

* @program: test

* @description: 自定義數組封裝工具類

* @author: Mr.Yang

* @create: 2019-05-01 15:36

**/

public class Array {

private Integer size;

private E[] data;

/**

* 有參構造函數

* @param capacity 封裝data的容量值

*/

public Array(Integer capacity){

data= (E[]) new Object[capacity];

size=0;

}

/**

* 無參構造函數，設置默認容量為10

*/

public Array(){

this(10);

}

/**

* 獲取數組中的元素個數

* @return

*/

public Integer getSize(){

return size;

}

/**

* 獲取數組的容量

* @return

*/

public Integer getCapacity(){

return data.length;

}

/**

* 判斷數組是否為空

* @return

*/

public boolean isEmpty(){

return size==0;

}

@Override

public String toString(){

StringBuffer sb = new StringBuffer();

sb.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\\n",size,data.length));

sb.append("[");

for(int i =0;i<size>

sb.append(data[i]);

if(i !=size-1){

sb.append(", ");

}

}

sb.append("]");

return sb.toString();

}

}

增

添加的方法

• add()方法，兩個參數，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，在所有元素的最後面添加

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.需要將原來索引為2及其以後的位置向後移動一整位

* 3.移動完成之後，在索引為2的位置插入指定的值

* 4.因為數組中多了一個值，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，索引的值不能小於0，並且索引的值不能大於數組的大小");

}

if (size == data.length) {

throw new IllegalArgumentException("添加失敗，數組的大小已經等於了數組容量的大小");

}

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);

}

/**

* 在所有元素之後添加值

*

* @param param

*/

public void addLast(E param) {

add(size, param);

}

測試代碼

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<integer> integerArray = new Array<integer>(20);/<integer>/<integer>

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("--------------------所有元素的最後面添加值-----------------------");

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);

}

}

測試結果

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]

--------------------所有元素的最後面添加值-----------------------

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
  ，兩個參數，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，索引值無效");

}

data[index]=param;

}

測試代碼

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<integer> integerArray = new Array<integer>(20);/<integer>/<integer>

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);

}

}

測試結果

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，一個參數，索引值，根據索引返回對應的值
• contains()方法，一個參數，判斷數組中是否包含某個元素
• find()方法，一個參數，查找數組中是否包含param，如果包含返回索引值，不包含返回-1
• findAll()方法，一個參數，查找數組中是否包含param，返回包含的索引數組

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，索引的值不能小於0，並且索引的值不能大於等於數組的大小");

}

return data[index];

}

/**

* 查看數組中是否包含某個元素

* @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;

}

/**

* 查找數組中是否包含param

* 1.創建一個int數組用來接收返回的索引值

* 2.索引容量最大為數組的大小

* 3.用臨時變量來存儲int數組的大小

* 4.如果相等，給 int數組 為臨時變量的元素賦值(相等的索引)，臨時變量自增

* @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<integer> integerArray = new Array<integer>(20);/<integer>/<integer>

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，並返回索引-----------------------");

System.out.println(integerArray.find(3));

System.out.println("--------------------查找是否包含參數，並返回索引數組-----------------------");

System.out.println(Arrays.asList(integerArray.findAll(3)));

}

}

測試結果

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，並返回索引-----------------------

3

--------------------查找是否包含參數，並返回索引數組-----------------------

[3, 10, null, null, null, null, null, null, null, null, null]

刪

添加的方法

• remove()方法，數組中刪除index位置的元素，並且返回對應的值
• removeFirst()方法，刪除第一位元素
• removeLast()方法，刪除最後一位元素
• removeElement()方法，查看某個值是否在數組中存在，如果存在,刪除並返回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)

/**

* 從數組中刪除index位置的元素，並且返回對應的值

* 1.假如刪除索引為3的元素

* 2.需要將索引大於3的元素向前移動一位

* 3.因為數組中少了一個值，所以元素-1

* 4.用臨時變量來存儲刪除的值，用來返回

* @param index

* @return

*/

public E remove(int index){

if(index<0 || index>=size){

throw new IllegalArgumentException("刪除失敗，索引的值不能小於0，並且索引的值不能大於等於數組的大小");

}

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);

}

/**

* 刪除最後一位元素

*/

public E removeLast(){

return remove(size-1);

}

/**

* 查看某個值是否在數組中存在，如果存在,刪除並返回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;

}

/**

* 遍歷數組，移除元素

* @param param

*/

public void removeAllElement(E param){

for(E d:data){

removeElement(param);

}

}

測試代碼

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<integer> integerArray = new Array<integer>(20);/<integer>/<integer>

for (int i = 0; i < 10; i++) {

integerArray.addLast(i);

}

integerArray.addLast(3);

integerArray.addLast(4);

System.out.println(integerArray);

System.out.println("--------------------數組中刪除6位置的元素，並且返回對應的值-----------------------");

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("--------------------刪除最後一位元素-----------------------");

System.out.println(integerArray.removeLast());

System.out.println(integerArray);

System.out.println("--------------------查看8是否在數組中存在，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);

}

}

測試結果

Array: size = 12 , capacity = 20

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 4]

--------------------數組中刪除6位置的元素，並且返回對應的值-----------------------

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]

--------------------刪除最後一位元素-----------------------

4

Array: size = 9 , capacity = 20

[1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 3]

--------------------查看8是否在數組中存在，如果存在,刪除並返回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]

數組動態擴容

添加的方法

• resize()方法，定義為私有，調用方不能通過方法來調用，去修改，否則容易造成BUG
• 擴容倍數，如果用固定值，不好抉擇。比如：100容量，擴容10個，沒有意義，很快就滿了；100容量，擴充1000個，太多了，容易早證浪費。最好選擇倍數，都在同一個單位級別，這裡代碼選擇的是2倍
• 添加的時候需要判斷擴容，刪除的時候需要刪除容量，減少資源浪費
• 刪除的時候，當元素減少到容量的1/4的時候開始縮，縮減到容量的1/2
• 如果選擇1/2的時候開始縮減，然後縮減到1/2會有一定的問題，例如：容量10，現在容量滿了，來了一個元素，需要擴容，按照設置的擴容機制，會擴容2倍，也就是20容量，如果刪除了一個元素，元素達到了容量的1/2，我們開始進行縮減，縮減1/2，容量又變為10。如果一直在這個臨界值，那麼元素會一直進行擴容縮減擴容縮減，性能影響太大。
• 如果選擇1/4的時候開始縮減，然後縮減到1/2，這樣能夠較好的避開以上問題，例如：容量10，容量滿了，來了一個元素，擴容容量到了20，如果刪除一個元素，還不到容量的1/4，所以還不會進行縮減，如果真的到了容量的1/4的時候，我們選擇縮減1/2，容量也需要一定的元素，才會進行擴容，防止了容量一直擴容或者縮減

添加的代碼

/**

* 擴容方法

* 1.需要new一個object，new E[i] java不支持這樣寫

* 2.object是所有類的基類，用object然後強轉一下就可以

* 3.擴展之後，需要將原數組中的值，放入擴展之後的數組中

* @param newCapacity

*/

private void resize(int newCapacity) {

E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];

for(int i=0;i<size>

newData[i]=data[i];

}

data=newData;

}

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.需要將原來索引為2及其以後的位置向後移動一整位

* 3.移動完成之後，在索引為2的位置插入指定的值

* 4.因為數組中多了一個值，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，索引的值不能小於0，並且索引的值不能大於數組的大小");

}

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++;

}

/**

* 從數組中刪除index位置的元素，並且返回對應的值

* 1.假如刪除索引為3的元素

* 2.需要將索引大於3的元素向前移動一位

* 3.因為數組中少了一個值，所以元素-1

* 4.用臨時變量來存儲刪除的值，用來返回

* @param index

* @return

*/

public E remove(int index){

if(index<0 || index>=size){

throw new IllegalArgumentException("刪除失敗，索引的值不能小於0，並且索引的值不能大於等於數組的大小");

}

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<integer> integerArray = new Array<integer>(10);/<integer>/<integer>

for (int i = 0; i < 10; i++) {

integerArray.addLast(i);

}

System.out.println(integerArray);

System.out.printf("--------------------將容量設置為10，添加10個元素，元素的容量 : %d -------------------\\r\\n",integerArray.getCapacity());

integerArray.addLast(21);

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

integerArray.removeLast();

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

integerArray.removeLast();

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

for(int x=0;x<=5;x++){

integerArray.removeLast();

}

System.out.printf("--------------------元素-1/4，元素的容量 : %d --------------------\\r\\n",integerArray.getCapacity());

}

}

測試結果

Array: size = 10 , capacity = 10

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

--------------------將容量設置為10，添加10個元素，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 --------------------

/<size>

/<size>