数据结构 模拟实现ArrayList顺序表

滔滔不绝tao2023-12-22 19:48

目录

一、顺序表中的接口

二、顺序表中的方法实现

（1）display方法

（2）add方法

1、不指定下标位置插入

2、指定下标位置插入

（3）contains方法

（4）indexOf方法

（5）get方法

（6）set方法

（7）remove方法

（8）size方法

（9）clear方法

三、最终代码

一、顺序表中的接口

代码如下：

java 复制代码 
public interface IList {
    // 新增元素,默认在数组最后新增
    public void add(int data);
    // 在 pos 位置新增元素
    public void add(int pos, int data);
    // 判定是否包含某个元素
    public boolean contains(int toFind);
    // 查找某个元素对应的位置
    public int indexOf(int toFind);
    // 获取 pos 位置的元素
    public int get(int pos);
    // 给 pos 位置的元素设为 value
    public void set(int pos, int value);
    //删除第一次出现的关键字key
    public void remove(int toRemove);
    // 获取顺序表长度
    public int size();
    // 清空顺序表
    public void clear();
    // 打印顺序表，注意：该方法并不是顺序表中的方法，为了方便看测试结果给出的
    public void display();
}

以上的方法就是我们要模拟实现顺序表的方法了。

二、顺序表中的方法实现

创建一个类，这个类实现上面接口，重写类里所有的方法。

我们知道，顺序表其实就是数组，所以要创建一个数组来存放数据，还要用一个整型变量来记录顺序表的大小，还有构造方法，我们可以指定顺序表的容量，也可以使用默认容量为10，代码如下

java 复制代码 
public class MyArrayList implements IList{
    public int[] elem;
    private int usedSize = 0;
    private int DEFAULT_SIZE = 10;

    public MyArrayList() {
        elem = new int[DEFAULT_SIZE];
    }
    public MyArrayList(int size) {
        elem = new int[size];
    }
}

（1）display方法

这个方法是打印顺序表的方法，并不是顺序表中的方法

java 复制代码 
@Override
    public void display() {
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            System.out.print(elem[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

（2）add方法

1、不指定下标位置插入

插入元素前要检查顺序表满没满，满了就要扩容，再插入元素，因为没指定下标插入元素，所以插入的是顺序表的末位置，也就是usedSize位置，插入完后usedSize要自增，表示顺序表多了一个元素，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public void add(int data) {
        //检查容量
        checkCapacity();
        //添加元素
        elem[usedSize] = data;
        usedSize++;
    }
    private void checkCapacity() {//检查容量
        if(ifFull()) {
            //扩容
            elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        }
    }
    private boolean ifFull() {//判断数组满了没
        return usedSize == elem.length;
    }

2、指定下标位置插入

指定下标位置插入元素就要判断这个下标是否合法，不合法就要抛出异常，下标是合法的就判断顺序表的容量满了没，没满就扩容，当经过上面两个检查后，才能指定位置插入元素，但插入前，还要把指定的下标，及之后的元素都往后移动一位，才能把要放的元素放进去，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public void add(int pos, int data) throws PosIllegality{
        //判断pos下标是否合法
        try {
            checkPosOnAdd(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //数组满了就要扩容
        checkCapacity();
        for (int i = usedSize - 1; i >= pos; i--) {
            elem[i + 1] = elem[i];
        }
        elem[pos] = data;
        usedSize++;
    }
    private void checkPosOnAdd(int pos) throws PosIllegality{
        if(pos < 0 || pos > usedSize) {
            //不合法，抛异常
            System.out.println("不合法");
            throw new PosIllegality("数组下标不合法" + pos);
        }
    }
//异常
public class PosIllegality extends RuntimeException{
    public PosIllegality(String msg) {
        super(msg);
    }
}

（3）contains方法

判定是否包含某个元素，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public boolean contains(int toFind) {
        if(usedSize == 0) return false;
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            if(elem[i] == toFind) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

（4）indexOf方法

查找某个元素对应的位置，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public int indexOf(int toFind) {
        if(usedSize == 0) return -1;
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            if(elem[i] == toFind) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

（5）get方法

获取 pos 位置的元素，这个和add指定位置一样，要判断pos下标是否合法，不合法就要抛异常，当顺序表是空的时候，也要抛异常，当上面两个判断都没有抛异常后，就返回指定下标的元素，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public int get(int pos) {
        try {
            checkPosOnGetAndSet(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if(usedSize == 0) {
            //数组为空，拿不了，抛异常
            throw new MyArrayListEmpty("顺序表为空");
        }
        return elem[pos];
    }
    private void checkPosOnGetAndSet(int pos) throws PosIllegality{
        if(pos < 0 || pos >= usedSize) {
            //下标不合法
            System.out.println("下标不合法");
            throw new PosIllegality("查找的下标不合法" + pos);
        }
    }

//异常
public class MyArrayListEmpty extends RuntimeException{
    public MyArrayListEmpty(String msg) {
        super(msg);
    }
}

（6）set方法

给 pos 位置的元素设为 value，要检查下标是否合法，不合法就要抛异常，合法就给 pos 位置的元素设为 value，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public void set(int pos, int value) throws PosIllegality{
        try {
            //检查下标合法性
            checkPosOnGetAndSet(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        elem[pos] = value;
    }

（7）remove方法

删除第一次出现的关键字key，这个方法可以用上面的indexOf方法，找到key值的下标，有就返回下标数字，没有返回-1，当返回的是-1，就输出"没有这个数字"，有就删除这个下标元素，方法是后面元素往前覆盖，再把usedSize自减，表示顺序表少了一个元素，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public void remove(int toRemove) {
        int index = indexOf(toRemove);
        if(index == -1) {
            System.out.println("没有这个数字");
            return;
        }
        for (int i = index; i < usedSize; i++) {
            elem[i] = elem[i + 1];
        }
        usedSize--;
    }

（8）size方法

获取顺序表长度，代码如下：

java 复制代码 
@Override
    public int size() {
        return usedSize;
    }

（9）clear方法

清空顺序表，代码如下

java 复制代码 
@Override
    public void clear() {
        usedSize = 0;
    }

三、最终代码

MyArrayList类：

java 复制代码 
public class MyArrayList implements IList{
    public int[] elem;
    private int usedSize = 0;
    private int DEFAULT_SIZE = 10;

    public MyArrayList() {
        elem = new int[DEFAULT_SIZE];
    }
    public MyArrayList(int size) {
        elem = new int[size];
    }
    @Override
    public void add(int data) {
        //检查容量
        checkCapacity();
        //添加元素
        elem[usedSize] = data;
        usedSize++;
    }
    private void checkCapacity() {//检查容量
        if(ifFull()) {
            //扩容
            elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        }
    }
    private boolean ifFull() {//判断数组满了没
        return usedSize == elem.length;
    }

    @Override
    public void add(int pos, int data) throws PosIllegality{
        //判断pos下标是否合法
        try {
            checkPosOnAdd(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //数组满了就要扩容
        checkCapacity();
        for (int i = usedSize - 1; i >= pos; i--) {
            elem[i + 1] = elem[i];
        }
        elem[pos] = data;
        usedSize++;
    }
    private void checkPosOnAdd(int pos) throws PosIllegality{
        if(pos < 0 || pos > usedSize) {
            //不合法，抛异常
            System.out.println("不合法");
            throw new PosIllegality("数组下标不合法" + pos);
        }
    }
    @Override
    public boolean contains(int toFind) {
        if(usedSize == 0) return false;
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            if(elem[i] == toFind) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int indexOf(int toFind) {
        if(usedSize == 0) return -1;
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            if(elem[i] == toFind) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public int get(int pos) {
        try {
            checkPosOnGetAndSet(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if(usedSize == 0) {
            //数组为空，拿不了，抛异常
            throw new MyArrayListEmpty("顺序表为空");
        }
        return elem[pos];
    }
    private void checkPosOnGetAndSet(int pos) throws PosIllegality{
        if(pos < 0 || pos >= usedSize) {
            //下标不合法
            System.out.println("下标不合法");
            throw new PosIllegality("查找的下标不合法" + pos);
        }
    }

    @Override
    public void set(int pos, int value) throws PosIllegality{
        try {
            //检查下标合法性
            checkPosOnGetAndSet(pos);
        } catch (PosIllegality e) {
            e.printStackTrace();
        }
        elem[pos] = value;
    }

    @Override
    public void remove(int toRemove) {
        int index = indexOf(toRemove);
        if(index == -1) {
            System.out.println("没有这个数字");
            return;
        }
        for (int i = index; i < usedSize; i++) {
            elem[i] = elem[i + 1];
        }
        usedSize--;
    }

    @Override
    public int size() {
        return usedSize;
    }

    @Override
    public void clear() {
        usedSize = 0;
    }

    @Override
    public void display() {
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            System.out.print(elem[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

//异常类

java 复制代码 
public class MyArrayListEmpty extends RuntimeException{
    public MyArrayListEmpty(String msg) {
        super(msg);
    }
}
java 复制代码 
public class PosIllegality extends RuntimeException{
    public PosIllegality(String msg) {
        super(msg);
    }
}
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