01数据结构和算法(Java描述)~ArrayList
线性表
本章源码 提取码:ilul线性表的概念
线性表属于最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构，从逻辑上划分它属于线性结构。一 个线性表是由 n个具有相同特性的数据元素组成的有限序列，数据元素之间具有一种线性的或“一 对一”的逻辑关系，如下图所示：
从严谨的角度上来讲，线性表应该满足以下三个要求：
第一个数据元素没有直接前驱，这个数据元素被称为开始节点；
最后一个数据元素没有直接后继，这个数据元素被称为终端节点；
除了第一个和最后一个数据元素外，其它数据元素有且仅有一个直接前驱和一个直接后继。
线性表的特点:
顺序性
在线性表中，相邻数据元素之间存在着序偶关系，也就是存在着先后关系。
相同数据类型
在线性表中，每一个数据元素都属于相同数据类型。相同数据类型意味着在内存中存储时，每 个元素会占用相同的内存空间，便于后续的查询定位。
有限性
在线性表中，数据元素的个数 n 就是为线性表的长度，n是一个有限值。当 n=0 时线性表为空 表。在非空的线性表中每个数据元素在线性表中都有唯一确定的序号，例如第一个元素的序号是0， 第 i个元素的序号为i-1。在一个具有n>0个数据元素的线性表中，数据元素序号的范围是[0,n-1]。
线性表的存储结构
线性表拥有两种不同的存储结构，分别为：
顺序存储结构（顺序表）：顺序表是采用一组地址连续的存储单元来依次存放线性表中的各个 元素。
链式存储结构（链表）：链表中的存储元素的地址不一定是连续的，元素节点中存放数据元素 以及相邻元素的地址信息。
顺序表
顺序表的特点:
顺序表根据索引查询元素的特点
因为顺序表（此处，也就是数组）的内存空间是连续的，并且存储的数据属于相同数据类型。 因此，我们可以通过数组的“首地址+索引”就能快速的找到数组中对应索引的元素值，从而得出数 组的优点：查找快。
索引操作数组原理：数组首地址 + 存放数据的字节数*索引。
顺序表删除元素的特点
需求：删除数组{11， 22， 33， 44， 55， 66}索引为2 的元素，删除后的数组为：{11， 22， 44， 55， 66}。
实现步骤:
1.先检查数组是否需要扩容。如果数组的空间长度和数组添加元素个数相等，则需做扩容操作。
1.定义一个空间长度更大的新数组。
2.把原数组中的元素全部拷贝到新数组中。
3.让原数组指向新数组，也就是让原数组保存新数组的地址值。
2.把插入索引及其之后的元素往后挪动一位（从后往前挪动）。
3.把插入的元素赋值到插入索引的位置中。
顺序表优劣势的总结
优点：无须关心表中元素之间的关系，所以不用增加额外的存储空间；可以根据索引快速地操作表 中任意位置的元素，并且操作任何一个元素的耗时都是一样。
缺点：插入和删除操作需要移动大量元素。使用前需事先分配好内存空间，当线性表长度变化较大 时，难以确定存储空间的容量。分配空间过大会造成存储空间的巨大浪费，分配的空间过小，难以 适应问题的需求。
好了,理论知识就先说到这，我们先来实现以下本栏目的第一个数据结构,ArrayList
ArrayList
搭建项目框架
List接口
package arraylist.List;
import arraylist.iterator.Iterator;
public interface List <T>{
// ------- 添加 -------
void add(Object object);
// ------- 根据坐标删除 -------
void remove(int index);
// ------- 根据内容删除 -------
void removeobj(Object object);
// ------- 取出数据 -------
Object get(int index);
// ------- 求集合的长度 -------
int size();
// ------- 判断集合是否为空 -------
boolean isEmpty();
// ------- 根据内容找到元素坐标 -------
int IndexOf(Object object);
// ------- 判断元素是否存在 -------
boolean contions(Object object);
// ------- 根据坐标位置插入元素 -------
void add(int index, Object object);
// ------- 修改元素 -------
void replase(int index, Object object);
// ------- toString -------
String toString();
// ------- arraylist迭代器 -------
Iterator iterator();
}
Iterator接口
public interface Iterator <T>{
boolean hasNext();
T next();
}
ArrayList实现类
package arraylist.ArrayList;
import arraylist.List.List;
import arraylist.iterator.Iterator;
public class ArrayList <T>implements List {
public Object []elementData; //数组的引用
private int size; //集合的大小，并非elementData.length
//如果用户没设置大小就初始为10
public ArrayList(){
this(10); //数组大小初始为10
}
//集合的大小等于用户设置的大小
public ArrayList(int len){
elementData = new Object[len];
}
// 数组的扩容
void grow(){
//创建新的数组
Object []newArr = new Object[elementData.length + (elementData.length >> 1)];//扩容1.5倍
for(int i = 0; i < size; i++){
//将原来数组的内容存到新数组里
newArr[i] = elementData[i];
}
elementData = newArr;
}
//在集合的尾部添加元素
public void add(Object object) {
//如果数组长度不够就调用扩容
if(elementData.length <= size){
grow();
}
elementData[size] = object;
//大小增加一位
size++;
}
//根据坐标删除元素
public void remove(int index) {
//判断用户是否输入错误
if(index<0|| index >size-1){
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界"+index);
}
Object element=elementData[index];
// 向前移动元素
for (int i = index; i <size-1 ; i++) {
elementData[i]=elementData[i+1];
}
// 最后一个元素置为空
elementData[size-1]=null;
size--;
}
//根据元素删除
public void removeobj(Object object) {
int index = IndexOf(object);
//判断用户是否输入错误!
if(index<0){
throw new NullPointerException();
}
remove(index);
}
//根据坐标得到元素
public Object get(int index) {
return elementData[index];
}
//求集合的长度
public int size() {
return size;
}
//判断是否为空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
//根据元素找到坐标
public int IndexOf(Object object) {
int i = 0;
while(i < size){
if(elementData[i].equals(object)){
break;
}
i++;
}
return i;
}
//判断元素是否存在
public boolean contions(Object object) {
boolean flag = false;
for(int i = 0; i < size; i++){
if(elementData[i].equals(object)){
flag = true;
break;
}
}
return flag;
}
//根据坐标位置添加元素
public void add(int index, Object object) {
if(size >= elementData.length){
grow();
}
for(int i = size; i > index; i--){
elementData[i] = elementData[i - 1];
}
elementData[index] = object;
size++;
}
//修改元素
public void replase(int index, Object object) {
elementData[index] = object;
}
//重写toString
public String toString(){
StringBuilder str = new StringBuilder("[");
for(int i = 0; i < size; i++){
//判断是否到了最后一位,如果到了就不添加,
if(i == size - 1){
str.append(elementData[i]);
break;
}else{
str.append(elementData[i] + ",");
}
}
str.append("]");
return str.toString();
}
// ------- 迭代器 -------
public Ite iterator(){
return new Ite();
}
private class Ite<T>implements Iterator<T> {
int cursor = 0; //指向当前元素，默认是0
public ArrayList arr = new ArrayList();
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
public T next() {
int i = cursor; //保留当前值
cursor++;//自增
// 进行判断，防止越界
if (i > size) {
throw new RuntimeException("没有元素");
}
return (T) elementData[i];
}
}
}
Test测试
package arraylist.test;
import arraylist.ArrayList.ArrayList;
import arraylist.List.List;
import arraylist.iterator.Iterator;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
//增加测试
for(int i = 1; i < 19; i++){
list.add(i);
}
list.add(9,564);
//迭代器测试
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next() + " ");
}
//其他方法测试
System.out.println("是否为空: " + list.isEmpty());
System.out.println("长度: " + list.size());
System.out.println("元素 15 是否存在: " + list.contions(15));
System.out.println("元素 564的坐标: " + list.IndexOf(564));
System.out.println("将坐标3元素 改成 23: "); list.replase(3,23);
System.out.println("取出坐标7: " + list.get(7));
System.out.println("删除坐标5: " ); list.remove(5);
System.out.println("删除元素 564: "); list.removeobj(564);
//最后toString
System.out.println(list.toString());
}
}