數據結構（1）：使用面向對象模擬數組

數組是一種經常使用的數據結構，數組具備不可變性，建立後的數組的長度固定，經過索引訪問數組中的元素，訪問速度快，刪除添加效率低。

經過面向對象模擬數組，模擬的數組具備如下功能：

1. 添加新元素
2. 展現
3. 查找元素所在位置
4. 根據索引獲取元素
5. 根據索引刪除元素
6. 修改指定位置的元素

同時使用兩個算法對數組進行操做：

1. 有序添加元素
2. 二分查找法

1.建立數組類 MyArray.java

數據如何存儲呢？在類中添加一個數組類型的私有屬性用來保存數據，同時添加一個變量存儲有效數據的長度（也就是元素的個數）

建立數組的時候須要指定數組的長度，因此要添加兩個構造方法：

1.無參構造方法設置數組默認長度
2.有參構造方法指定數組長度

public class MyArray {
    //存儲元素
	private long[] arr;
	//表示有效數據的長度
	private int elements;

    //無參構造默認50個長度
	public MyArray() {
		arr=new long[50];
	}

	public MyArray(int maxsize) {
		arr=new long[maxsize];
	}
}
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2.編寫添加數據的方法

elements 屬性的默認值是 0，第一次向對象中添加元素也是添加到索引爲0 的元素中，添加後將 elements 的長度加1，就能一直向數組中添加元素了，添加元素的個數取決於 arr 的長度。

public void insert(long value) {
	arr[elements]=value;
	elements++;
}
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3.編寫展現數據的方法

簡單的展現數組中的元素便可，使用 for 循環遍歷

public void display() {
	System.out.print("[");
	for (int i = 0; i < elements; i++) {
		System.out.print(arr[i]+" ");
	}
	System.out.println("]");
}
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4.編寫查找數據的方法

思路：使用循環遍歷數組 arr ，將要查找的數據和 arr 中每一個元素進行比較。若是相等，則跳出循環。循環結束後，若是循環次數等於元素個數說明沒有找到數據，返回-1。不然返回循環次數（即找到的索引）。

public int search(long value) {
	int i ;
	for (i = 0; i < elements; i++) {
		if(value==arr[i]) {
			break;
		}
	}
	//遍歷到末尾說明沒有找到
	if (i==elements) {
		return -1;
	}else {
		return i;
	}
}
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5.根據索引獲取元素

思路：這相對比較簡單了，直接給 arr 索引就能獲取到元素。可是要注意傳入的索引必須可用，不能用的索引能夠拋出異常。

public long get(int index) {
	//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
	if (index>=elements||index<0) {
	    //拋出數組越界異常
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
	}else {
		return arr[index];
	}
}
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6.根據索引刪除元素

思路：和獲取元素時同樣，先檢查索引是否可用。若是可用，就從要刪除元素的位置開始向後遍歷，每次都將下一個元素的值賦值給當前元素。也就至關於要刪除的元素被下一個元素覆蓋，下一個元素被下下一個元素覆蓋，以此類推。元素移動完成後，將可用元素長度 elements 減1。

public void delete(int index) {
	//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
	if (index>=elements||index<0) {
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
	}else {
		for(int i=index;i<elements;i++) {
			arr[index]=arr[i+1];
		}
		elements--;
	}
}
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7.修改指定位置的元素

思路：和獲取差很少，就是把獲取改成修改

public void change(int index,int newValue) {
	//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
	if (index>=elements||index<0) {
		throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
	}else {
		arr[index]=newValue;
	}
}
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8.完整代碼

public class MyArray {
	private long[] arr;
	//表示有效數據的長度
	private int elements;

	public MyArray() {
		arr=new long[50];
	}

	public MyArray(int maxsize) {
		arr=new long[maxsize];
	}

	/** * 添加數據 * @param value */
	public void insert(long value) {
		arr[elements]=value;
		elements++;
	}

	/** * 顯示數據 */
	public void display() {
		System.out.print("[");
		for (int i = 0; i < elements; i++) {
			System.out.print(arr[i]+" ");
		}
		System.out.println("]");
	}

	/** * 查找數據 */
	public int search(long value) {
		int i ;
		for (i = 0; i < elements; i++) {
			if(value==arr[i]) {
				break;
			}
		}
		//遍歷到末尾說明沒有找到
		if (i==elements) {
			return -1;
		}else {
			return i;
		}
	}

	/** * 查找數據，根據索引來查 */
	public long get(int index) {
		//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
		if (index>=elements||index<0) {
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
		}else {
			return arr[index];
		}
	}

	/** * 刪除數據 */
	public void delete(int index) {
		//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
		if (index>=elements||index<0) {
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
		}else {
			for(int i=index;i<elements;i++) {
				arr[index]=arr[i+1];
			}
			elements--;
		}
	}

	/** * 更新數據 */
	public void change(int index,int newValue) {
		//若是索引大於可用，或索引小於0 都是無效的索引
		if (index>=elements||index<0) {
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
		}else {
			arr[index]=newValue;
		}
	}
}
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9.有序添加元素

思路：修改 insert 方法，遍歷 arr 數組，若是當前元素大於添加的數據，當前的位置就要存入的位置。從最後一個元素開始，逐個將元素向後位移，空出要存入的位置。存入要添加的元素後，將有效數據長度加1。

public void insert(long value) {
	int i;
	for(i=0;i<elements;i++) {
		if(arr[i]>value) {
			break;
		}
	}
	for (int j = elements; j > i; j--) {
		arr[j]=arr[j-1];
	}
	arr[i]=value;
	
	elements++;
}
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10.二分查找法

思路：數據必須是有序的，才能使用二分查找法！能夠結合有序添加元素一塊使用，這裏的序列是升序（從小到大）。二分查找是每次和一組數中間的數進行比較，若是大於就再和右邊的數最中間的數比較，若是小於就和左邊的數最中間的數比較。直到中間的數和要查找的數相等，不然就是沒有這個數。

public int binarySearch(long value) {
	int mid=0;//中間值
	int low=0;
	int high = elements;
	
	while(true) {
		mid=(high+low)/2;
		if(arr[mid]==value) {
			return mid;
		}else if(low>high) {
			return -1;
		}else {
			if (value>arr[mid]) {
				high=mid+1;
			}else {
				high=mid-1;
			}
		}
	}
	
}
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