玩轉數據結構(01)--數組
1、數據結構分類：
1.線性結構：數組、棧、隊列、鏈表、哈希表...java
2.樹結構：二叉樹、二分搜索樹、AVL、紅黑樹、Treap、Splay、堆、Trie、線段樹、K-D樹、並查集、哈夫曼樹...數組
3.圖結構：鄰接矩陣、鄰接表數據結構
2、數組
1.定義：把數據碼成一排進行存放app
2.圖解：ide
3.示例代碼 Main.java函數
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[10]; //聲明數組
for(int i = 0 ; i < arr.length ; i ++)
arr[i] = i;
int[] scores = new int[]{100, 99, 66};//聲明數組並賦值
for(int i = 0 ; i < scores.length ; i ++)
System.out.println(scores[i]);//經過索引訪問的方式來訪問數組的變量
for(int score: scores) //數組具備可遍歷的特性
System.out.println(score);
scores[0] = 96; ////經過索引訪問的方式來修改數組的變量
for(int i = 0 ; i < scores.length ; i ++)
System.out.println(scores[i]);
}
}
輸出：ui
4.數組基礎this
數組優勢：快速查詢；spa
索引能夠用語義，也能夠沒有語義；數組最好應用於「索引有語義」的狀況；3d
但並不是全部有語義的索引都適用於數組；例： 身份證號就不適合，佔用空間太大；
數組也能夠處理 「索引沒有語義 」的狀況；主要討論該狀況下數組的使用；
5.二次封裝本身的數組
（Java 自身的數組是靜態數組，不具備對內存空間增、刪、改、查功能；故二次分裝本身的內存，爲動態數組）
例圖：
本身的數組類： Array
data:數組名稱
size:數組中實際裝入元素的長度
capacity:數組定義的長度（容量）
代碼示例：Array.java
public class Array {
private int[] data; //定義int 型數組 data
private int size; //data數組中有效元素的數量
// 構造函數，傳入數組的容量capacity構造Array
public Array(int capacity){
data = new int[capacity];
size = 0;
}
// 無參數的構造函數，默認數組的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 獲取數組的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 獲取數組中的元素個數
public int getSize(){
return size;
}
// 返回數組是否爲空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
}
6.向數組中添加元素
向數組末添加元素：賦值給data[size],而後 size+1（右移便可）
向指定位置添加元素：將索引爲1的值及後面的值都向後移動；先將 size-1 的元素移動到size上,直到將值放入 1 中，最後 size+1
移動100
插入到 1 的位置
示例代碼：Array.java
public class Array {
private int[] data;
private int size;
// 構造函數，傳入數組的容量capacity構造Array
public Array(int capacity){
data = new int[capacity];
size = 0;
}
// 無參數的構造函數，默認數組的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 獲取數組的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 獲取數組中的元素個數
public int getSize(){
return size;
}
// 返回數組是否爲空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 向全部元素後添加一個新元素
public void addLast(int e){
// if(size == data.length) //判斷數組是否裝滿了
// throw new IllegalArgumentException("AddLast failed. Array is full.");
//
// data[size] = e;
// size ++;
add(size, e); //複用 add 方法
}
// 在全部元素前添加一個新元素
public void addFirst(int e){
add(0, e);
}
// 在index索引的位置插入一個新元素e
public void add(int index, int e){
if(size == data.length) //判斷數組是否裝滿了
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Array is full.");
if(index < 0 || index > size) //索引不合格的狀況
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
for(int i = size - 1; i >= index ; i --)
data[i + 1] = data[i]; //數組的值右移，前面的值覆蓋後面的值
data[index] = e; //e 覆蓋掉原來索引的值
size ++;
}
}
7.數組中查詢元素和修改元素
示例代碼：Array.java
public class Array {
private int[] data;
private int size;
// 構造函數，傳入數組的容量capacity構造Array
public Array(int capacity){
data = new int[capacity];
size = 0;
}
// 無參數的構造函數，默認數組的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 獲取數組的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 獲取數組中的元素個數
public int getSize(){
return size;
}
// 返回數組是否爲空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 向全部元素後添加一個新元素
public void addLast(int e){
add(size, e);
}
// 在全部元素前添加一個新元素
public void addFirst(int e){
add(0, e);
}
// 在index索引的位置插入一個新元素e
public void add(int index, int 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 ++;
}
// 獲取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索引位置的元素爲e
public void set(int index, int e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
@Override //覆蓋父類的方法
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder(); //新建字符串 res
res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length)); //初始化字符串res
res.append('[');
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
res.append(data[i]); //使用索引的方式查詢數據
if(i != size - 1) //不是最後一個元素就添加 ,
res.append(", ");
}
res.append(']');
return res.toString();
}
}
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Array arr = new Array(20); //添加容量爲20
for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++)
arr.addLast(i);
System.out.println(arr);
arr.add(1, 100); //在索引是 1 的位置插入 100
System.out.println(arr);
arr.addFirst(-1); //在數組首位添加 -1
System.out.println(arr);
}
}
輸出：
8.數組中包含，搜索和刪除元素
刪除元素：插入元素的反過程，索引2的值 左移到 1 的值，實際是索引2賦值給索引1，覆蓋掉原來的值，size 的值覆蓋掉 size-1的值。size的值 -1（左移）；由於要求訪問數組元素 < size,故用戶沒法訪問到 size 索引中的值（圖中的100）
刪除完成
示例代碼：Array.java
public class Array {
private int[] data;
private int size;
// 構造函數，傳入數組的容量capacity構造Array
public Array(int capacity){
data = new int[capacity];
size = 0;
}
// 無參數的構造函數，默認數組的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 獲取數組的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 獲取數組中的元素個數
public int getSize(){
return size;
}
// 返回數組是否爲空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 向全部元素後添加一個新元素
public void addLast(int e){
add(size, e);
}
// 在全部元素前添加一個新元素
public void addFirst(int e){
add(0, e);
}
// 在index索引的位置插入一個新元素e
public void add(int index, int 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 ++;
}
// 獲取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索引位置的元素爲e
public void set(int index, int e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
// 查找數組中是否有元素e（新增代碼）
public boolean contains(int e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i] == e)
return true;
}
return false;
}
// 查找數組中元素e所在的索引，若是不存在元素e，則返回-1（新增代碼）
public int find(int e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i] == e)
return i;
}
return -1;
}
// 從數組中刪除index位置的元素, 返回刪除的元素（新增代碼）
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]; //數組左移
size --;
return ret;
}
// 從數組中刪除第一個元素, 返回刪除的元素（新增代碼）
public int removeFirst(){
return remove(0);
}
// 從數組中刪除最後一個元素, 返回刪除的元素（新增代碼）
public int removeLast(){
return remove(size - 1);
}
// 從數組中刪除元素e（新增代碼）
public void removeElement(int 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();
}
}
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
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);
// [-1, 0, 100, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
arr.remove(2); //刪除索引爲2的元素（新增代碼）
System.out.println(arr);
arr.removeElement(4);//刪除元素 4（新增代碼）
System.out.println(arr);
arr.removeFirst();
System.out.println(arr);//刪除頭元素（新增代碼）
}
}
輸出：
8.使用泛型
泛型：使數據結構能夠放置全部的「數據類型」；但只能放置類對象，不能是基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、long、float、double），爲了解決這個問題，Java 中每一個基本數據類型都有對應的包裝類（將原本不是類對象的變成了類對象）；
基本數據類型對應的包裝類[Boolean、Byte、Char、Short、Int、Long、Float、Double ] 兩者之間能夠互相轉換
示例代碼（Array.java）
public class Array<E> { //聲明爲E類型的泛型數組
private E[] data; //（修改代碼）
private int size;
// 構造函數，傳入數組的容量capacity構造Array
public Array(int capacity){
data = (E[])new Object[capacity];//（修改代碼，java 中不支持直接new出泛型數組）
//解決方式：New Object,在 Java 中任意類都是 Object 類的子類；再通過強制類型轉換(E[])轉換成E類型）
size = 0;
}
// 無參數的構造函數，默認數組的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 獲取數組的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 獲取數組中的元素個數
public int getSize(){
return size;
}
// 返回數組是否爲空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 在index索引的位置插入一個新元素e
public void add(int index, E e){ //（修改代碼）
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 ++;
}
// 向全部元素後添加一個新元素
public void addLast(E e){ //（修改代碼）
add(size, e);
}
// 在全部元素前添加一個新元素
public void addFirst(E e){ //（修改代碼）
add(0, e);
}
// 獲取index索引位置的元素
public E get(int index){ //（修改代碼）
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
return data[index];
}
// 修改index索引位置的元素爲e
public void set(int index, E e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
// 查找數組中是否有元素e
public boolean contains(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e)) //（修改代碼,對象之間的比較用equals，值比較）
return true;
}
return false;
}
// 查找數組中元素e所在的索引，若是不存在元素e，則返回-1
public int find(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e)) //（修改代碼,對象之間的比較用equals，值比較）
return i;
}
return -1;
}
// 從數組中刪除index位置的元素, 返回刪除的元素
public E remove(int index){ //（修改代碼,int改成E）
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 使數組最後引用中的值被垃圾回收
return ret;
}
// 從數組中刪除第一個元素, 返回刪除的元素
public E removeFirst(){ //（修改代碼,int改成E）
return remove(0);
}
// 從數組中刪除最後一個元素, 返回刪除的元素
public E removeLast(){ //（修改代碼,int改成E）
return remove(size - 1);
}
// 從數組中刪除元素e
public void removeElement(E e){ //（修改代碼,int改成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();
}
}
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Array<Integer> arr = new Array<>(20); //（修改代碼,Array 後添加<Integer>，int 類型的包裝類）
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);
// [-1, 0, 100, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
arr.remove(2);
System.out.println(arr);
arr.removeElement(4);
System.out.println(arr);
arr.removeFirst();
System.out.println(arr);
}
}
輸出：與以前同樣
新建 Student.java
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);
}
}
輸出：