顺序表(快速上手数据结构)

花心蝴蝶.2024-04-23 21:37

在介绍ArrayList之前, 我们需要先了解List.

++List是一个接口++ ,它继承于Collection接口(Collection又继承于最顶层的接口Iterable). 从数据结构的角度来看,List就是一个++线性表(Linear List)++ ,即n个具有相同类型元素的有限序列 , 在该序列上可以执行增删查改等操作.

注意: List是一个接口,不能直接用来实例化. 在集合框架中, ArrayList类和LinkedList类都实现了List接口. 我们可以通过这两个类来实例化对象. 本篇博客主要讲述ArrayList类(顺序表).

目录

顺序表

[1. 新增元素](#1. 新增元素)

[2. 在pos位置新增元素](#2. 在pos位置新增元素)

[3. 判定是否包含某个元素](#3. 判定是否包含某个元素)

[4. 查找某个元素对应的位置,并返回下标](#4. 查找某个元素对应的位置,并返回下标)

[5. 获取pos位置的元素](#5. 获取pos位置的元素)

[6. 给pos位置的元素设为value(给某位置的元素更新)](#6. 给pos位置的元素设为value(给某位置的元素更新))

[7. 删除某数字key](#7. 删除某数字key)

[8. 获取顺序表的长度](#8. 获取顺序表的长度)

9.清空顺序表

顺序表

顺序表中主要有如下几种方法:

java 复制代码 
public interface IList {
    void add(int data); //新增元素(默认在数组最后新增)
    
    void add(int pos, int data); //在pos位置新增元素
    
    boolean contains(int toFind); //判定是否包含某个元素
    
    int indexOf(int ToFind); //查找某个元素对应的位置,并返回下标
    
    int get(int pos); //获取pos位置的元素
    
    void set(int pos, int value); //给pos位置的元素设为value(更新)
    
    void remove(int toRemove); //删除第一次出现的关键字key
    
    void size(); //获取顺序表的长度
    
    void clear(); //清空顺序表

    void display(); //打印数组(不属于顺序表中的方法)
}

今天,我们就用Java来实现一遍这七种方法. 相信在我们自己实现完一遍顺序表之后,我们的代码能力和思维会有不小的提升!

首先,我们需要定义一个操作数组,用来让方法对其进行操作:

java 复制代码 
public class MyArrayList {
    public int[] elem; //定义一个整型类型的操作数组
    public int usedSize; //定义一个变量表示已使用空间 (没有初始化--默认是0)
    public MyArrayList() { //构造方法 (将数组长度初始化为10)
        this.elem = new int[10];
    }
}

1. 新增元素

void add(int data) 默认在数组的最后新增.

在这里,我们只需要在数组++有数据的位置的后一个++ (即:usedSize位置上 (例如: usedSize=5, 那么0,1,2,3,4 位置上有元素, 将新增数据放到5位置上就行))放上我们要新增的数据 即可.但是:如果数组满了,还能新增吗? -- 不能,此时需要将数组扩容才能继续新增操作.

结合上面两方面的考虑,我们写出如下代码:

java 复制代码 
 public void add(int data) {
        if (isFull()) {
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);
        }
        this.elem[usedSize] = data;
        this.usedSize ++;
    }
    boolean isFull() {
        return (usedSize == elem.length);
    }

我们在main方法里调用它测试一下:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.display();

    }
}

运行结果:

2. 在pos位置新增元素

在pos位置新增元素,我们需要考虑的点有以下几个: (1) 将pos位置后的元素整体向后移. (2) 插入新的数据. (3) 检查pos位置是否合法.

  • 检查pos位置是否合法: pos<0时不合法; pos>usedSize时不合法(pos=usedSize时是合法的,因为此时相当于在数组的最后新增一个元素)
  • 移动元素: 令i等于数组最后一个位置(usedSize-1), 从数组最后一个位置开始遍历数组,将 i位置上的元素赋到 i+1位置上
  • 插入数据: 将数据data放到数组下标为pos的位置上即可. 所有操作完成后, 再让usedSize++即可.

注意: pos位置不合法我们可以写一个异常出来,方便检查和处理.

根据上述步骤,我们可以写出如下代码:

java 复制代码 
    public void add(int pos, int data) {
        try{
            checkOfPosAdd(pos); //检查pos是否合法
        }
        catch(PosIllegalException e){
            e.printStackTrace(); //打印异常
        }
        if (isFull()) {
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length); //如果数组满了需要扩容
        }
        for (int i = usedSize-1; i >= pos ; i--) {
            elem[i+1] = elem[i]; //向后移动元素
        }
        elem[pos] = data; //插入新的元素
        usedSize ++;
    }
    private void checkOfPosAdd(int pos) throws PosIllegalException {
        if (pos < 0 || pos > usedSize) {
            throw new PosIllegalException("pos位置不合法");
        }
    }

在main方法中调用:

java 复制代码 
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        iList.add(2,88);
        iList.display();

    }
}

运行结果:

3. 判定是否包含某个元素

对于这个方法的实现, 我们只需遍历数组, 看是否有要找的数据,如果有,则返回true

代码:

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

在main方法中调用:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        System.out.println(iList.contains(2));
    }
}

运行结果:

4. 查找某个元素对应的位置,并返回下标

对于这个方法的实现, 我们还是遍历数组. 如果有要找的数据,则返其对应的下标; 如果没有, 则返回-1.

代码:

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

在main方法中调用:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        System.out.println(iList.indexOf(2));
    }
}

运行结果:

5. 获取pos位置的元素

实现这个方法,分两步: (1) 判断pos位置是否合法. (2) 返回pos位置元素的值.

(1) pos<0 或 pos>=usedSize 时不合法(pos==UsedSize时此位置上没有元素, 所以不合法). 所以这里我们就需要写一个方法来判断pos是否合法.

(2) 返回pos位置的元素: 直接返回即可.

代码:

java 复制代码 
public int get(int pos) {
    try{
        checkPosOfGetAndSet(pos);
    }
    catch(PosIllegalException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return elem[pos];

在main方法中调用:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        System.out.println(iList.get(2));
    }
}

运行结果:

6. 给pos位置的元素设为value(给某位置的元素更新)

实现这个方法, 也要分为两步: (1) 判断pos位置是否合法. (2) 给pos位置的元素设为value

代码:

java 复制代码 
    public void set(int pos, int value) {
        try{
            checkPosOfGetAndSet(pos);
        }
        catch(PosIllegalException e){
            e.printStackTrace();
        }
        elem[pos] = value;
    }

在main方法中调用:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        iList.set(2,333);
        iList.display();
    }
}

运行结果:

7. 删除某数字key

我们首先要判断这个数字书是否在数组里面.然后在删除(删除的方法是"覆盖"--用后面的数据覆盖前面的数据从而实现对前面数据的删除)

代码:

java 复制代码 
    public void remove(int toRemove) {
        int pos = indexOf(toRemove);
        if (pos == -1) {
            System.out.println("没有要删除的数字");
            return; //为什么要写return? 有必要吗?
        }
        for (int i = pos; i < usedSize-1; i++) {
            elem[i] = elem[i+1];
        }
        this.usedSize--;

在main方法中调用:

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IList iList = new MyArrayList();//实例化一个MyArraList的对象.
        iList.add(1);
        iList.add(2);
        iList.add(3);
        iList.display();
        iList.remove(2);
        iList.display();
    }
}

运行结果:

8. 获取顺序表的长度

代码:

java 复制代码 
    public int size() {
        return this.usedSize;
    }

9.清空顺序表

本例中:数组是基本类型(int)的, 所以我们只需要把usedSize置为0即可. 但是如果数组中存放的时引用类型,那么即使将usedSize置为0,堆上存放的对象还是被栈上的变量引用着(但是这些对象没用了),这样的话就会造成内存泄漏,形成不必要的内存损失.

所以: 数组中如果存放的是引用类型, 需要先将数组元素置为null, 再将usedSize置为0.

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

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