[图解数据结构之Java实现](1) --- 线性表之数组实现

一. 线性表

线性结构是数据结构中三种基本结构之一. 而线性结构的特点是:
在数据元素的非空有限集合中

1. 存在唯一的一个被称为”第一个”的数据元素;
2. 存在唯一的一个被称为”最后一个”的数据元素;
3. 除第一个之外, 集合中的每个数据元素均只有一个前驱;
4. 除最后一个之外, 集合中的每个数据元素均只有一个后继.

同时线性结构中包括常见的数据结构:

• 线性表
• 栈
• 队列

今天, 就来重点介绍最常用且最简单的一种数据结构 — 线性表, 简言之, 一个线性表是n个数据元素的有限序列.
而实现线性表的方式一般有两种，一种是使用数组存储线性表的元素，即用一组连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
另一种是使用链表存储线性表的元素，即用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素（存储单元可以是连续的，也可以是不连续的）。
这两种方式就对应两种不同的存储结构: 顺序存储结构和链式存储结构.

二. 数组

以下是维基百科的定义:

在计算机科学中，数组数据结构（英语：array data structure），简称数组（英语：Array），是由相同类型的元素（element）的集合所组成的数据结构，分配一块连续的内存来存储。利用元素的索引（index）可以计算出该元素对应的储存地址。

其实, 数组是应用最广泛的一种数据结构, 常常被植入到编程语言中，作为基本数据类型来使用. 简言之, 数组就是将元素在内存中连续存放，由于每个元素占用内存相邻，可以通过下标迅速访问数组中任何元素。
以一维数组为例, (当然二维数组实际上也是一维数组)
int[] arr = new int[3];

三. 表的简单数组实现

数组是一种大小固定的数据结构, 虽然数组是由固定容量创建的, 但在需要的时候可以用加倍的容量(一般是双倍)来重新创建一个不同的数组, 同时对表的所有操作都可以通过使用数组来实现.

int[] arr = new int[10];//...// 扩大arrint[] newArr = new int[arr.length * 2];for (int i = 0; i < arr.length; i++)    newArr[i] = arr[i];arr = newArr;

四. 表的各种基本操作 — 增删改查

线性表的数组实现, 正好对应于JDK集合框架中的ArrayList, 现自定义一个类MyArrayList.

public class MyArrayList<E> {        // 静态变量DEFAULT_CAPACITY, 代表初始数组默认大小    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;        // 线性表当前大小    private int theSize;    private E [] theItems;        // 类中的成员方法省略}

添加元素

对应代码:

    public boolean add(E x) {        add(size(), x);        return true;    }    public void add(int idx, E x) {        if (theItems.length == size()) {            ensureCapacity(size() * 2 + 1);        }        for (int i = theSize; i > idx; i--) {            theItems[i] = theItems[i - 1];        }        theItems[idx] = x;        theSize++;    }

删除元素

对应代码:

    public E remove(int idx) {        E removedItem = theItems[idx];        for (int i = idx; i < size() - 1; i++) {            theItems[i] = theItems[i + 1];        }        theSize--;        return removedItem;     }

修改元素

对应代码:

    public E set(int idx, E newVal) {        if (idx < 0 || idx >= size()) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();        }        E old = theItems[idx];        theItems[idx] = newVal;        return old;    }

查找元素

对应代码:

    public E get(int idx) {        if (idx < 0 || idx >= size()) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();        }        return theItems[idx];    }

五. 完整测试代码

线性表的实现
MyArrayList.java

package org.lxy.ds;/** * 自定义的ArrayList * @author menglanyingfei * @date 2017-5-6 */public class MyArrayList<E> {    // 静态变量DEFAULT_CAPACITY, 代表初始数组默认大小    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 6;    // 线性表当前大小    private int theSize;    // 实现该线性表的数组    private E [] theItems;      // 无参构造    public MyArrayList () {        clear();    }    // 初始化    public void clear() {        theSize = 0;        ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);    }    // 确保theSize<=DEFAULT_CAPACITY    @SuppressWarnings("unchecked")    public void ensureCapacity(int newCapacity) {        if (newCapacity < theSize) {            return;        }        // 中间变量, 用来存之前数组里的值        E [] old = theItems;        // 强制类型转换        theItems = (E[]) new Object[newCapacity];         for (int i = 0; i < size(); i++) {            theItems[i] = old[i];        }    }    // 返回线性表当前大小    public int size() {         return theSize;    }    // 增    public boolean add(E x) {        add(size(), x);        return true;    }    public void add(int idx, E x) {        if (theItems.length == size()) {            ensureCapacity(size() * 2 + 1);        }        for (int i = theSize; i > idx; i--) {            theItems[i] = theItems[i - 1];        }        theItems[idx] = x;        theSize++;    }    // 删    public E remove(int idx) {        E removedItem = theItems[idx];        for (int i = idx; i < size() - 1; i++) {            theItems[i] = theItems[i + 1];        }        theSize--;        return removedItem;     }    // 改    public E set(int idx, E newVal) {        if (idx < 0 || idx >= size()) {            // 抛出数组索引越界异常            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();        }        E old = theItems[idx];        theItems[idx] = newVal;        return old;    }    // 查    public E get(int idx) {        if (idx < 0 || idx >= size()) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();        }        return theItems[idx];    }    // 显示线性表中的数据    public void show() {        for (int i = 0; i < size(); i++) {            System.out.print(theItems[i] + " ");        }    }}

功能测试
MyArrayListTest.java

package org.lxy.ds;import org.lxy.ds.MyArrayList;/** * @author menglanyingfei * @date 2017-5-6 */public class MyArrayListTest {    /**     * @param args     */    public static void main(String[] args) {        // 创建线性表对象        MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>();        // 第一种添加元素方式, add(E x)        myArrayList.add(1); // 1        myArrayList.add(2); // 1 2        //myArrayList.add(5);        // 第二种添加元素方式, add(int idx, E x)        myArrayList.add(0, 5); // 5 1 2        myArrayList.remove(1); // 5 2        myArrayList.set(0, 6); // 6 2        System.out.println(myArrayList.get(0));        myArrayList.show();    }}

六. 总结

到此, 所有的内容就总结完了! 用数组实现, 其实相对比较简单, 只要注意添加和删除元素, 需要移动其它元素就行! 个人博客主页

最后, 非常欢迎各位小伙伴评论和指点我的文章, 如果您觉得写得还不太差劲或者对您有一丁点的帮助, 麻烦动个小手点个赞, 好人萌萌哒, 也很感谢您耐心认真地看完!

本文写于 2017.05.10 13:27