恋上数据结构学习一（动态数组）

关于大O表示法

大O表示法只是一种粗略的分析模型，是为了帮助开发人员快速的估算一个算法的执行效率。通常忽略常数、系数和低阶。

对数的复杂度统称为logn。解释如下：（通过对数的运算）

关于递归的时间复杂度分析：

各复杂度的执行效率图如下：（通常情况下我们的复杂度要控制在O(1)到O(nlon(n))之间，到达O(n^2)就是另一个数量级了）

动态数组：

什么是数据结构：

数据结构是计算机存储和组织数据的方式；分为线性结构、树形结构和图形结构；

线性表：

线性表是具有n个相同类型元素的有限序列；
名词：索引、首节点、尾节点、前驱和后继；

数组：

数组是一种顺序存储的线性表，所有元素的内存地址是连续的。
数组有个大的问题就是无法改变容量；而开发中常常要求数组的容量是可以改变的。

自己实现一个动态数组：

需要注意的关键：
1、基本数组类型和引用数据类型是不同的。
2、引用的数据类型清空是需要将堆中的数据删除，不然会浪费大量的内存资源。移除元素时需要将最后一个元素设置为null，不然可能会导致下次移除时发生错误。（具体见程序）

3、关于null值，程序默认是可以存储null值的，如不需要存储null值则需要对null进行处理。还有一点是null值不能够调用方法，在indexOf()方法中要对null进行处理。
4、关于插入和移除要注意顺序问题，插入时要从尾部开始移数据；移除时要从移除位置开始移数据。


3、关于扩容的问题，java中一般是扩容为原来的1.5倍，且使用的是位运算符进行操作避免了进行浮点运算，提高程序运行的效率。（在JDK7中创建数组时就会创建默认的容量为10，JDK8中是先创建一个空数组，在add()方法时才创建的10）。

public class ArrayList<E> {
	/**
	 * 元素的数量
	 */
	private int size;
	/**
	 * 所有的元素
	 */
	private E[] elements;
	
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
	private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
	
	
	public ArrayList(int capaticy) {
		capaticy = (capaticy < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capaticy;
		elements = (E[]) new Object[capaticy];
	}
	
	public ArrayList() {
		this(DEFAULT_CAPACITY);
	}
	
	/**
	 * 清除所有元素
	 */
	public void clear() {
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			elements[i] = null;//如果是基本数据类型不用将其中的元素删除
							//引用数组类型因为占用的内存过大，所以进行删除；
		}
		size = 0;
	}

	/**
	 * 元素的数量
	 * @return
	 */
	public int size() {
		return size;
	}

	/**
	 * 是否为空
	 * @return
	 */
	public boolean isEmpty() {
		 return size == 0;
	}

	/**
	 * 是否包含某个元素
	 * @param element
	 * @return
	 */
	public boolean contains(E element) {
		return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
	}

	/**
	 * 添加元素到尾部
	 * @param element
	 */
	public void add(E element) {
		add(size, element);
	}

	/**
	 * 获取index位置的元素
	 * @param index
	 * @return
	 */
	public E get(int index) {
		rangeCheck(index);
		return elements[index];
	}

	/**
	 * 设置index位置的元素
	 * @param index
	 * @param element
	 * @return 原来的元素ֵ
	 */
	public E set(int index, E element) {
		rangeCheck(index);
		
		E old = elements[index];
		elements[index] = element;
		return old;
	}

	/**
	 * 在index位置插入一个元素
	 * @param index
	 * @param element
	 */
	public void add(int index, E element) {
		rangeCheckForAdd(index);
		
		ensureCapacity(size + 1);
		
		for (int i = size; i > index; i--) {
			elements[i] = elements[i - 1];
		}
		elements[index] = element;
		size++;
	}

	/**
	 * 删除index位置的元素
	 * @param index
	 * @return
	 */
	public E remove(int index) {
		rangeCheck(index);
		
		E old = elements[index];
		for (int i = index + 1; i < size; i++) {
			elements[i - 1] = elements[i];
		}
		//如果不删除，则下次删最后一个元素时
		//会把它拿到前一个位置，导致删除失败。
		elements[--size] = null;
		return old;
	}

	/**
	 * 查看元素的索引
	 * @param element
	 * @return
	 */
	public int indexOf(E element) {
		if (element == null) {  // 1
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				if (elements[i] == null) return i; 
			}
		} else {
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				if (element.equals(elements[i])) return i; // n
			}
		}
		return ELEMENT_NOT_FOUND;
	}
	
//	public int indexOf2(E element) {
//		for (int i = 0; i < size; i++) {
//			if (valEquals(element, elements[i])) return i; // 2n
//		}
//		return ELEMENT_NOT_FOUND;
//	}
//	
//	private boolean valEquals(Object v1, Object v2) {
//		return v1 == null ? v2 == null : v1.equals(v2);
//	}
	
	/**
	 * 保证要有capacity的容量
	 * @param capacity
	 */
	private void ensureCapacity(int capacity) {
		int oldCapacity = elements.length;
		if (oldCapacity >= capacity) return;
		
		// 新容量为旧容量的1.5倍
		//这里使用位运算符，可以避免进行浮点运算，提高效率
		int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
		E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			newElements[i] = elements[i];
		}
		elements = newElements;
		
		System.out.println(oldCapacity + "扩容为" + newCapacity);
	}
	
	private void outOfBounds(int index) {
		throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
	}
	
	private void rangeCheck(int index) {
		if (index < 0 || index >= size) {
			outOfBounds(index);
		}
	}
	
	private void rangeCheckForAdd(int index) {
		if (index < 0 || index > size) {
			outOfBounds(index);
		}
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		// size=3, [99, 88, 77]
		StringBuilder string = new StringBuilder();
		string.append("size=").append(size).append(", [");
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (i != 0) {
				string.append(", ");
			}
			
			string.append(elements[i]);
			
//			if (i != size - 1) {
//				string.append(", ");
//			}
		}
		string.append("]");
		return string.toString();
	}
}