动态数组的特点
- 可实现数组的扩容和缩容
- 实现了泛型
操作
- 获取数组的容量 getCapacity
- 获取数组中的元素个数 getSize
- 返回数组是否为空 isEmpty
- 在指定索引位置插入一个新元素add
- 向所有元素后添加一个新元素 addLast
- 在所有元素前添加一个新元素 addFirst
- 获取指定索引位置的元素 get
- 修改指定索引位置的元素为指定的元素 set
- 查找数组中是否有指定的元素contains
- 查找数组中指定元素所在的索引 find
- 删除数组中指定位置的元素 remove
- 删除数组中的第一个元素 removeFirst
- 删除数组中的最后一个元素 removeLast
- 删除数组中指定的元素
- 对数组进行容量的改变
源码实现
public class Array1<E> {
private E[] data;
private int size;
// 构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
public Array1(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 Array1(){
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(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 ++;
}
// 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
if(size == data.length / 4)
resize(data.length / 2);
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();
}
// 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;
}
}
时间复杂度分析
均摊复杂度和防止复杂度的震荡
均摊复杂度
resize() O(n)
假设当前capacity = 8， 并且每一次添加操作都使用addLast
9次addLast操作，触发resize，总共进行了17此基本操作
平均，每次addLast操作进行2次基本操作
推广：
假设capacity = n， n+1次addLast，触发resize，总共进行2n+1次基本操作
平均，每次addLast操作进行2次基本操作
这样均摊计算，时间复杂度为O(1)
在这个例子中，这样均摊计算比计算最坏情况有意义。
同理，removeLast操作，均摊复杂度也为O(1)
复杂度震荡
当我们同时看addLast和removeLast操作：假如添加元素时正好需要resize但添加完后立即进行删除操作又执行了一次resize，如此反复，这时均摊复杂度为O(n)
出现问题的原因：removeLast时resize过于着急（Eager）
解决方案：Lazy
当size == capacity /4 时，才将capacity 减半
也就是由原来的size是总容量的一般就进行缩容，变为size是总容量的四分之一在缩容，并且缩容为原容量的一半，这样在下次添加元素时，不会立即达到resize条件，也就是不会出现复杂度震荡的问题