算法学习之动态数组类
算法学习之动态数组类
一、整型动态数组类
数组操作逻辑代码实现
public class Array {
private int[] data;
private int size;
//构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
public Array(int capacity){
data = new int[capacity];
size = 0;
}
//无参构造函数，默认数组的容量capacity=10
public Array() {
this(10);
}
// 获取数组的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 获取数组中的元素个数
public int getSize(){
return size;
}
// 返回数组是否为空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 向所有元素后添加一个新元素
public void addLast(int e){
// if(size == data.length)
// throw new IllegalArgumentException("AddLast failed. Array is full.");
//
// data[size] = e;
// size ++;
add(size, e); //代码的复用
}
// 在所有元素前添加一个新元素
public void addFirst(int e){
add(0, e);
}
// 在index索引的位置插入一个新元素e
public void add(int index, int e){
//合法性检测
if(size == data.length)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Array is full.");
if(index < 0 || index > size)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
for(int i = size - 1; i >= index ; i --) //将索引位置之后的所有元素向后移一个位置
data[i + 1] = data[i];
data[index] = e;
size ++;
}
//获取index索引位置的元素
public int get(int index){
if (index<0 || index>=size)
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
return data[index];
}
// 修改index索引位置的元素为e
public void set(int index, int e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
// 查找数组中是否有元素e
public boolean contains(int e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i] == e)
return true;
}
return false;
}
// 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
public int find(int e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i] == e)
return i;
}
return -1;
}
// 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
public int remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
int ret = data[index];
for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
data[i - 1] = data[i];
size --;
return ret;
}
// 从数组中删除第一个元素, 返回删除的元素
public int removeFirst(){
return remove(0);
}
// 从数组中删除最后一个元素, 返回删除的元素
public int removeLast(){
return remove(size - 1);
}
// 从数组中删除元素e
public void removeElement(int e){
int index = find(e);
if(index != -1)
remove(index);
}
//方法重写，数组内容的输出
@Override
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length));
res.append("[");
for (int i=0;i<size;i++){
res.append(data[i]);
if (i!=size-1)
res.append(",");
}
res.append("]");
return res.toString();
}
}
数组操作测试
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// int[] arr = new int[20];
// for (int i = 0; i < arr.length; i++) { //arr.length可变
// arr[i] = i;
// }
//
// int[] scores = new int[]{100, 99, 98};
// for (int score : scores) // foreach循环的实现
// System.out.println(score);
Array arr = new Array(20);
for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++)
arr.addLast(i);
System.out.println(arr);
arr.add(1, 100);
System.out.println(arr);
arr.addFirst(-1);
System.out.println(arr);
arr.remove(2);
System.out.println(arr);
arr.removeElement(4);
System.out.println(arr);
arr.removeFirst();
System.out.println(arr);
}
}
二、使用泛型
让我们的数据结构可以放置“任何”数据类型 不可以是基本数据类型，只能是类对象 boolean，byte , char，short，int，long，float，double 每个基本数据类型都有对应的包装类 Boolean，Byte，Char，Short , Int , Long，Float，Double
需要改动的地方： 1、声明数组的方式，不再只是int
public class Array<E>{ private E[] data; ... //创建类数组 data = (E[])new Object[capacity]; }
1234567 | public class Array<E>{ private E[] data; ... //创建类数组 data = (E[])new Object[capacity];} |
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2、传入参数类型改变
public void addLast(E e){ //不再是int e add(size, e); }
1234 | public void addLast(E e){ //不再是int e add(size, e); } |
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3、值比较与引用比较
判断相等的时候不能用==，改为equals()方法 // 查找数组中是否有元素e public boolean contains(E e){ for(int i = 0 ; i < size ; i ++){ if(data[i].equals(e)) //data[i] == e return true; } return false; }
12345678910 | 判断相等的时候不能用==，改为equals()方法// 查找数组中是否有元素e public boolean contains(E e){ for(int i = 0 ; i < size ; i ++){ if(data[i].equals(e)) //data[i] == e return true; } return false; } |
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4、声明存放数据类型
Array<Integer> arr = new Array<>(20); int类型的包装类 //下面是原来的 Array arr = new Array(20);
1234 | Array<Integer> arr = new Array<>(20); int类型的包装类//下面是原来的Array arr = new Array(20); |
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修改后的泛型数组代码
public class Array<E> {
private E[] data;
private int size;
// 构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
public Array(int capacity){
data = (E[])new Object[capacity];
size = 0;
}
// 无参数的构造函数，默认数组的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 获取数组的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 获取数组中的元素个数
public int getSize(){
return size;
}
// 返回数组是否为空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 在index索引的位置插入一个新元素e
public void add(int index, E e){
if(size == data.length)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Array is full.");
if(index < 0 || index > size)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
for(int i = size - 1; i >= index ; i --)
data[i + 1] = data[i];
data[index] = e;
size ++;
}
// 向所有元素后添加一个新元素
public void addLast(E e){
add(size, e);
}
// 在所有元素前添加一个新元素
public void addFirst(E e){
add(0, e);
}
// 获取index索引位置的元素
public E get(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
return data[index];
}
// 修改index索引位置的元素为e
public void set(int index, E e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
// 查找数组中是否有元素e
public boolean contains(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e))
return true;
}
return false;
}
// 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
public int find(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e))
return i;
}
return -1;
}
// 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
public E remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
E ret = data[index];
for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
data[i - 1] = data[i];
size --;
data[size] = null; // loitering objects != memory leak
return ret;
}
// 从数组中删除第一个元素, 返回删除的元素
public E removeFirst(){
return remove(0);
}
// 从数组中删除最后一个元素, 返回删除的元素
public E removeLast(){
return remove(size - 1);
}
// 从数组中删除元素e
public void removeElement(E e){
int index = find(e);
if(index != -1)
remove(index);
}
@Override
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length));
res.append('[');
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
res.append(data[i]);
if(i != size - 1)
res.append(", ");
}
res.append(']');
return res.toString();
}
}
泛型数组操作代码
public class Student {
private String name;
private int score;
public Student(String studentName, int studentScore){
name = studentName;
score = studentScore;
}
@Override
public String toString(){
return String.format("Student(name: %s, score: %d)", name, score);
}
public static void main(String[] args) {
Array<Student> arr = new Array<>();
arr.addLast(new Student("Alice", 100));
arr.addLast(new Student("Bob", 66));
arr.addLast(new Student("Charlie", 88));
System.out.println(arr);
}
}
三、动态数组
当数组的长度大于数组实际的个数的时候，多余的空间就会浪费，可以自动调用方法使数组长度变小。 一般采取2倍的操作，扩容2倍或者缩小2倍。
// 在index索引的位置插入一个新元素e
public void add(int index, E e){
if(index < 0 || index > size)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
if(size == data.length)
resize(2 * data.length);
for(int i = size - 1; i >= index ; i --)
data[i + 1] = data[i];
data[index] = e;
size ++;
}
// 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
public E remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
E ret = data[index];
for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
data[i - 1] = data[i];
size --;
data[size] = null; // loitering objects != memory leak
if(size == data.length / 2)
resize(data.length / 2);
return ret;
}
// 将数组空间的容量变成newCapacity大小
private void resize(int newCapacity){
E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
for(int i = 0 ; i < size ; i ++)
newData[i] = data[i];
data = newData;
}
四、复杂度震荡
当长度刚好是数组长度时，增加一个和删除一个末尾的元素都需要扩容，时间复杂度都是O(n)，在这个极端情况下产生的复杂度变化称为复杂度震荡。解决的方式就是懒处理，当元素在原来的1/4时缩小一半。
// 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
public E remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
E ret = data[index];
for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
data[i - 1] = data[i];
size --;
data[size] = null; // loitering objects != memory leak
if(size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0)
resize(data.length / 2);
return ret;
}
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原始发表：2018-08-23，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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