1. 线性表
线性表(linear list)是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构,常见的线性表:顺序表、链表、栈、队列…
线性表在逻辑上是线性结构,也就说是连续的一条直线。但是在物理结构上并不一定是连续的,线性表在物理上存储时,通常以数组和链式结构的形式存储。
2. 顺序表
顺序表是一段物理空间连续的线性表,在底层一般使用数组来实现,在数组的基础上完成增删查改.下面是顺序表的一些接口.
2.1 接口
public interface Ilist {
void add(int data);//为顺序表的尾部增加元素
void add(int data ,int pos);//为指定位置添加元素
void display();//打印顺序表
int size ();//检测顺序表中元素的个数
boolean contains(int toFind);//检测顺序表中是否包含该元素
int indexOf(int toFind);//返回所要寻找第一个元素的下标
int get(int index);//获取指定下标的元素
void set(int index,int val);//把指定下标的元素指定为指定元素
void remove(int toRomve);//移除第一个指定的元素
void clear();//清空顺序表
}
下面我们来实现这些接口:
import java.util.Arrays;
/**
* 顺序表底层是用数组来实现的
*/
public class MyArrayList implements Ilist {
private int[] elem;
private int size;//记录有效数据
public static final int DEFAULT_CAPACITY = 5;//默认容量
private boolean isFull(){
return size == elem.length;//判断顺序表的容量是否为满
}
private void checkPos(int pos){
if (pos < 0 || pos >= size){
throw new PosException("pos is false");//判断插入位置是否合法
}
}
private boolean isEmpty(){
return this.size == 0;
}
public MyArrayList() {
this.elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];//默认容量为5
this.size = 0;
}//无参数的构造方法
public void add(int data){//在末尾的位置添加元素
if (isFull()){
elem = Arrays.copyOf(elem,elem.length*2);//扩容
}
elem [size] = data;
size++;
}
public void add(int data ,int pos){//在指定位置添加元素
checkPos(pos);
if (isFull()){
elem = Arrays.copyOf(elem,elem.length*2);//扩容
}
for (int i = size-1; i >= pos ; i--) {//数组整体后移
elem [i+1] = elem [i];
}
elem[pos] = data;
size++;
}
public void display(){//打印顺序表
System.out.print("["+" ");
for (int i = 0; i < size; i++) {//打印有效元素
System.out.print(elem[i]+" ");
}
System.out.print("]");
}
public int size (){//返回当前顺序表大小
return this.size;
}
public boolean contains(int toFind){
for (int i = 0; i < size; i++) {//在这里不可以用elem.length,后面的扩容之后未赋值
if(elem[i] == toFind){
return true;
}
}
return false;
}
public int indexOf(int toFind){//返回要找的元素第一个返回的下标
for (int i = 0; i < size; i++) {//在这里不可以用elem.length,后面的扩容之后未赋值
if(elem[i] == toFind){
return i;
}
}
return -1;
}
public int get(int index){//获取index位置的值
checkPos(index);
if (isEmpty()){//存在默认容量5,若没有此方法,可能会在未初始化的位置上直接获取元素,获取成功
//但是为0,不符合实际
throw new EmptyException("array is empty");
}
return elem[index];
}
public void set(int index,int val){//把index位置的值改为val
checkPos(index);
if (isEmpty()){//存在默认容量5,若没有此方法,可能会在未初始化的位置上直接添加元素,
//添加成功,但是不符合实际
throw new EmptyException("array is empty");
}
elem[index] = val;
}
public void remove(int toRomve){//移除第一次出现的元素
if (isEmpty()){
throw new EmptyException("array is empty");
}
int index = indexOf(toRomve);//先找到下标的位置
for (int i = index+1; i < size; i++) {
elem[i-1] = elem[i];
}
elem[size-1] = 0;
size --;
}
public void clear(){
size = 0;
}
}
public class EmptyException extends NullPointerException{
public EmptyException(String s) {
super(s);
}
}
public class PosException extends ArrayIndexOutOfBoundsException{
public PosException(String s) {
super(s);
}
}
下面通过一些测试用例;来测试:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyArrayList list = new MyArrayList();
list.add(0);
list.add(1);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(2,2);
list.add(5);
list.display();
System.out.println(list.size());
list.remove(2);
list.display();
System.out.println(list.size());
}
}
3.ArrayList简介
[说明]
- ArrayList是以泛型的方式实现的,使用时必须先实例化.
- ArrayList的底层是一段连续的存储空间,并且可以动态扩容,是一个动态类型的顺序表.
4.ArrayList的使用
4.1 ArrayList的构造方法
方法 | 解释 |
---|---|
public ArrayList() | 无参构造方法 |
public ArrayList(int initialCapacity) | 指定顺序表初始容量 |
public ArrayList(Collection<? extends E> c) | 利用Collection中的容器来构造 |
关于第三个构造方法,不太好理解,我们下面来解释一下:ArrayList已经传入了泛型的参数,就是E,这里用来构造ArrayList的Collection类中的元素必须是E的子类.
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(list);
ArrayList<Number> list2 = new ArrayList<>(list);
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(10);
4.2 ArrayList常见操作
方法 | 解释 |
---|---|
boolean add(E e) | 在尾部添加元素 |
void add(int index,E element) | 在指定位置添加元素 |
boolean addAll(Collection<? extends E> c) | 把c中的元素全部添加到顺序表尾部 |
E remove(int index) | 移除指定位置的元素 |
boolean remove(Object o) | 移除遇到的第一个元素o |
E get(int index) | 获取指定位置的元素 |
E set(int index,E element) | 把指定位置的元素设置为指定的值 |
void clear() | 清空顺序表 |
boolean contains(Object o) | 检测顺序表中是否包含o |
int indexOf(Object o) | 返回第一个指定元素所在的下标 |
int lastIndexOf(Object o) | 从后向前找,返回第一个元素所在的下标 |
List subList(int fromIndex,int toIndex) | 截取指定范围的字符串,左闭右开 |
在这里说明一下两个remove方法的区别,避免混淆,第一个remove方法时移除指定位置的元素,传入的元素类型为int类型的数据,而第二个remove方法移除的是第一个遇到的元素,这里传入的参数类型是和顺序表泛型相同的类型,当一个顺序表中存储的是Integer类型的数据的时候,要注意区分下标和元素.
下面对上述方法进行演示:
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("JavaSE");
list.add("JavaWeb");
list.add("JavaEE");
list.add("JVM");
list.add("测试课程");
System.out.println(list);
// 获取list中有效元素个数
System.out.println(list.size());
// 获取和设置index位置上的元素,注意index必须介于[0, size)间
System.out.println(list.get(1));
list.set(1, "JavaWEB");
System.out.println(list.get(1));
// 在list的index位置插入指定元素,index及后续的元素统一往后搬移一个位置
list.add(1, "Java数据结构");
System.out.println(list);
// 删除指定元素,找到了就删除,该元素之后的元素统一往前搬移一个位置
list.remove("JVM");
System.out.println(list);
// 删除list中index位置上的元素,注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常
list.remove(list.size()-1);
System.out.println(list);
// 检测list中是否包含指定元素,包含返回true,否则返回false
if(list.contains("测试课程")){
list.add("测试课程");
}
// 查找指定元素第一次出现的位置:indexOf从前往后找,lastIndexOf从后往前找
list.add("JavaSE");
System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组
List<String> ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
}
4.3 ArrayList的遍历
ArrayList有四种遍历方式,一种是通过sout直接输出,一种是for-i,一种是for-each,一种是使用迭代器.
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class TestArrayList {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
//通过sout去遍历ArrayList
System.out.println(list);
//通过fori遍历
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i)+" ");
}
System.out.println();
//通过foreach遍历
for (int x:list) {
System.out.print(x+" ");
}
System.out.println();
//通过迭代器遍历
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next()+" ");
}
System.out.println();
}
}
4.4 ArrayList扩容机制
ArrayList是动态的顺序表,在顺序表的容量不够的时候会自动扩容,下面是底层代码对ArrayList的扩容机制.文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-849673.html
public boolean add(E e) {
modCount++;//底层是C/C++代码
add(e, elementData, size);//调用另一个重载的add方法,指定添加容积
return true;
}
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)//容器满的时候需要扩容
elementData = grow();//调用grow方法扩容
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
private Object[] grow() {
return grow(size + 1);//最小容积是size+1,就是指定的添加容积+1
}
private Object[] grow(int minCapacity) {//传入指定的最小容积
int oldCapacity = elementData.length;
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,//对数组扩容
minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */ //计算原容量和最小容积的差值
oldCapacity >> 1 //原容量的一半 /* preferred growth */);
return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//正式扩容
} else {
return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
}
}
public static int newLength(int oldLength, int minGrowth, int prefGrowth) {
// preconditions not checked because of inlining
// assert oldLength >= 0
// assert minGrowth > 0
int prefLength = oldLength + Math.max(minGrowth, prefGrowth); // might overflow
//若pre大,1.5被扩容,若是min大,直接加上指定的最小容积
if (0 < prefLength && prefLength <= SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH) {
return prefLength;
} else {
// put code cold in a separate method
return hugeLength(oldLength, minGrowth);
}
}
[总结]文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-849673.html
- 预估要扩容的大小
- 初步预估按照1.5倍扩容.
- 如果用户所需大小预估超过1.5,则按照用户所需大小扩容.
- 使用copyOf扩容.
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