看得見的數據結構Android版之數組表(數據結構篇)

時間  2019-11-07
標籤 看得見 數據 結構 android 數組 欄目 Android 简体版
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零、前言：

一講到裝東西的容器，你可能習慣於使用ArrayList和數組,你有想過ArrayList和數組的區別嗎?
Java的類起名字都不是隨便亂起的，通常前面是輔助，後面是實質：ArrayList = Array + List
Array就是數組，List即是表結構，ArrayList即數組實現的表結構,問題來了，什麼是表結構
注：不要問我效果圖用什麼軟件畫的...由於原本就沒用什麼軟件畫。下一節帶你一塊兒本身畫!!!
但願你能夠和我在Github一同見證：DS4Android的誕生與成長，歡迎stargit

0.無論別的，先留圖鎮樓：

表結構的常規操做github

表結構的常規操做.gif

數組的擴容與縮容編程

數組的擴容與縮容

1.在咱們生活中都有什麼表?
課程表，成績表，做息時間表、列車行程表、手錶(這個算了吧...)
複製代碼
2.表有什麼用?

成績表.jpg 

能夠把同類的對象統一管理，好比成績表:
高三12班的54爲同窗的成績是對象，對象又包括數學、語文、英語...等屬性  
把混亂的54個對象放在一塊兒，這麼一排，哪一個是學霸，哪一個是學渣一目瞭然，很是方便  
若是其中某個對象的成績改錯了，能夠get到對象從新set一下，也很是方便  
若是中間一我的做弊了，分數取消，直接remove掉，後面的人名詞往前排,也很是方便  
若是高三12班和高三11班要比較成績，兩張表contact一下，就成一張表，合併也很方便
複製代碼
3.表和數組有什麼不一樣?

打個最恰當的比方就是：數組至關於打印出來的紙質版而表結構像是Excel中可操做版數組

1.數組定長：添加新元素，定位添加都很困難
2.拿刪除來講：數組remove掉了，後面的人名次都不變----(我還沒個空白名次高，你說氣人不氣人...)
3.表是一種抽象數據類型(Abstract Data Type)，既然是抽象就是規範或功能，表會有不一樣的實現形式 

[番外]：小和尚問老和尚："什麼是聖人?"    老和尚說："好好學習，每天向上，樂於助人，誠信友善"
這裏"聖人"即是一種抽象，"好好學習，每天向上，樂於助人，誠信友善"即是"聖人"的"條件（功能）"，
小和尚按照這麼作了，他就是老和尚眼中的"聖人"，即小和尚實現了聖人。

4.一樣，表是一種抽象，也能夠定義你眼中的表，併爲它附上add(),get(),set(),remove()等功能  
5.其實Java的ArrayList實現了List這個抽象接口
複製代碼
4.數組表結構：本文要務

數組表結構.png

1、定義本身的表結構

因爲Java用List,爲了避免混淆，取了個新名字叫Chartbash

1.定義表的接口

也就是說說你的表能幹嗎用(接口方法最好註釋很是清晰)微信

/**
 * 做者：張風捷特烈
 * 時間：2018/9/25 0025:8:25
 * 郵箱：1981462002@qq.com
 * 說明：線性表結構接口
 */
public interface IChart<T> {
//region -------------添加操做------------

    /**
     * 定點添加
     *
     * @param index 索引
     * @param el    數據元素
     */
    void add(int index, T el);

    /**
     * 添加尾
     *
     * @param el 數據元素
     */
    void add(T el);

//endregion

//region -------------刪除操做------------

    /**
     * 定位刪除
     *
     * @param index 索引
     * @return 刪除的元素
     */
    T remove(int index);

    /**
     * 刪除尾位
     *
     * @return 刪除的元素
     */
    T remove();

    /**
     * 刪除指定元素的第一次出現時
     *
     * @param el 數據元素
     * @return 元素位置
     */
    int removeEl(T el);

    /**
     * 刪除全部指定元素
     *
     * @param el 數據元素
     */
    boolean removeEls(T el);

    /**
     * 清空集合
     */
    void clear();

//endregion

//region -------------改查操做------------

    /**
     * 設置某位置的元素新值
     *
     * @param index 索引
     * @param el    新值
     * @return 舊值
     */
    T set(int index, T el);

    /**
     * 根據指定位置獲取元素
     *
     * @param index 索引
     * @return 數據元素
     */
    T get(int index);

    /**
     * 根據指定元素獲取匹配索引
     *
     * @param el 數據元素
     * @return 索引集
     */
    int[] getIndex(T el);
//endregion

//region ------------其餘操做-------------

    /**
     * 集合是否包含某元素
     *
     * @param el 數據元素
     * @return 是否包含
     */
    public boolean contains(T el);

    /**
     * 鏈接兩個集合
     *
     * @param iChart 插入集合
     * @return 合併後的集合
     */
    public IChart<T> contact(IChart<T> iChart);

    /**
     * 定點鏈接兩個集合
     *
     * @param index  索引
     * @param iChart 插入集合
     * @return 合併後的集合
     */
    IChart<T> contact(int index, IChart<T> iChart);

    /**
     * 是否爲空
     *
     * @return 是否爲空
     */
    boolean isEmpty();

    /**
     * 返回集合大小
     *
     * @return 大小
     */
    int size();
    
    /**
     * 獲取數組容量
     * @return 數組容量
     */
    int capacity();

//endregion
}
複製代碼
2.使用數組實現表結構：ArrayChart

實現接口，並實現接口裏的全部方法數據結構

/**
 * 做者：張風捷特烈<br/>
 * 時間：2018/11/21 0021:8:18<br/>
 * 郵箱：1981462002@qq.com<br/>
 * 說明：數組實現線性表結構
 */
public class ArrayChart<T> implements IChart<T> {
 //空實現---略
}
複製代碼
3.成員變量和構造初始化
private int size;//表中數據的個數
private T[] data;//數據核心承載體
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默認數組容量
private static final float GROW_RATE = 1.5f;//擴容增加率

public ArrayChart() {
    this(DEFAULT_CAPACITY);//無參構造默認建立10個容量的數組
}
public ArrayChart(int capacity) {
    data = (T[]) new Object[capacity];//新建立[數組表]時初始化數組
}
複製代碼
4.簡單接口的實現：
@Override
public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
}

@Override
public int size() {
    return size;
}

@Override
public int capacity() {
    return data.length;
}
複製代碼

2、主要方法的實現(CRUD)

1.定點添加元素：

看一下操做圖(將在下一篇:視圖篇完成)：默認添加到尾部
思路：定點後的全部元素後移一位，空出頂點位，讓待添加元素入駐
紫色框表明空的數組位，中間填充的是表中的實際元素
可見定點添加是在選中索引的前一位添加，因此添加到尾部是add(size,data)來添加ide

尾添加和定點添加.gif 

@Override
public void add(T el) {
    add(size , el);//這裏size---是由於在size以前一位添加
}

@Override
public void add(int index, T el) {
    if (index < 0 || index > size) {
        throw new IllegalArgumentException("Add failed! Make sure index < 0 || index > size");
    }
    //從最後一個元素開始,到定點位置元素,元素都後移一位
    for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }
    data[index] = el;
    size++;
}
複製代碼

addByIndex.png

2.查找與設置值：get(),set()：

set和定索引查詢.gif 

@Override
 public T set(int index, T el) {
     if (index < 0 || index >= size) {
         throw new IllegalArgumentException("Set failed! Make sure index < 0 || index > size");
     }
     T oldEl = get(index);
     data[index] = el;//設置一下，很簡單
     return oldEl;
 }

 @Override
 public T get(int index) {
     if (index < 0 || index >= size) {
         throw new IllegalArgumentException("Get failed! Make sure index < 0 || index > size");
     }
     return data[index];//查詢數組的對應索引處
 }
複製代碼

定值查詢獲取索引post

定值查詢獲取索引.gif 

@Override
public int[] getIndex(T el) {
    int[] tempArray = new int[size];//臨時數組
    int count = 0;//重複個數
    for (int i = 0; i < size; i++) {//遍歷集合,獲取該元素重複個數，及位置數組
        if (data[i].equals(el)) {
            tempArray[count] = i;
            count++;
        }
    }
    //將臨時數組壓縮---排除空位
    int[] indexArray = new int[count];
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        indexArray[i] = tempArray[i];
    }
    return indexArray;//返回查找元素的索引數組(至關於成績表看數學80分的都有哪些人)
}
複製代碼
3.刪除元素：

刪除和定點刪除.gif 

@Override
public T remove() {
    return remove(size - 1);
}

@Override
public T remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IllegalArgumentException("Remove failed! Make sure index < 0 || index > size");
    }
    T temp = get(index);
    //從刪除元素索引的下一位開始到結尾，依次左移
    // 可簡寫: System.arraycopy(data, index + 1, data, index + 1 - 1, size - index + 1);
    for (int i = index + 1; i < size; i++) {
        data[i - 1] = data[i];
    }
    size--;
    //置空--遊蕩的對象
    data[size] = null;
    return temp;
}
複製代碼

其餘刪除： 定元素刪除單個和定元素刪除全部至關於前面的組合操做,就不作操做演示了學習

@Override
public int removeEl(T el) {
    int[] indexes = getIndex(el);//查找元素的索引集合，刪除首個
    int index = -1;
    if (indexes.length > 0) {
        index = indexes[0];
        remove(indexes[0]);
    }
    return index;
}
@Override
public boolean removeEls(T el) { //查找元素的索引集合,刪除全部
    int[] indexArray = getIndex(el);
    if (indexArray.length != 0) {
        for (int i = 0; i < indexArray.length; i++) {
            remove(indexArray[i] - i); // 注意-i
        }
        return true;
    }
    return false;
}
複製代碼

3、動態擴容與縮容的實現

也沒有什麼高大上的，就是一個籃子裝不下了，裝個更大的籃子裝而已

數組的擴容與縮容

1.擴容與縮容方法的實現
/**
 * 擴容/縮容
 *
 * @param newCapacity 新容量
 */
private void grow(int newCapacity) {
    T[] newData = (T[]) new Object[newCapacity];//建立個大籃子
    for (int i = 0; i < size; i++) {//把原來的元素放到大籃子裏
        newData[i] = data[i];
    }
    data = newData;
}
複製代碼
2.擴容和縮容的調用契機

何時擴容----籃子不夠裝了唄---add
何時須要縮容----1000個容量的籃子裝1個雞蛋想一想也浪費---remove

1) add檢測擴容時機：滿了
@Override
public void add(int index, T el) {
    if (size == data.length) {//籃子裝不下了---
        grow((int) (GROW_RATE * data.length));//換個1.5倍的籃子
    }
    if (index < 0 || index > size) {
        throw new IllegalArgumentException("Add failed! Make sure index < 0 || index > size");
    }
    //從最後一個元素開始,到定點位置元素,元素都後移一位
    //可簡寫：System.arraycopy(data, index, data, index + 1, size - index);
    for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }
    data[index] = el;
    size++;
}
複製代碼
2)remove檢測縮容時機

這裏的判斷標誌是留多點備用，否則有可能插入移除頻繁而致使重複擴容或縮容，
籃子可能會說:"你到底縮仍是放，你是否是在玩老子....,老子給你多留點空行了吧!"

@Override
public T remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IllegalArgumentException("Remove failed! Make sure index < 0 || index > size");
    }
    T temp = get(index);
    //從刪除元素索引的下一位開始到結尾，依次左移
    // 可簡寫: System.arraycopy(data, index + 1, data, index + 1 - 1, size - index + 1);
    for (int i = index + 1; i < size; i++) {
        data[i - 1] = data[i];
    }
    size--;
    //置空--遊蕩的對象
    data[size] = null;
    //縮容----此處限定是爲了不反覆出現擴容縮容---可自定義
    if (size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0 && data.length > 5) {
        grow(data.length / 2);
    }
    return temp;
}
複製代碼
3.清空時，數組縮放到初始值
@Override
public void clear() {
    size = 0;
    grow(DEFAULT_CAPACITY);
}
複製代碼

4、其餘操做

1.是否包含某元素
@Override
 public boolean contains(T el) {
     return getIndex(el).length != 0;//按值查詢有數據
 }
複製代碼
2.contact鏈接數組

表的聯合.png 

@Override
public IChart<T> contact(IChart<T> iChart) {
    return contact(size - 1, iChart);
}


@Override
public IChart<T> contact(int index, IChart<T> iChart) {
    if (!(iChart instanceof ArrayChart)) {//必須是數組才能聯合
        return null;
    }
    //從index處遍歷本數組，將待插入數據一個一個插入
    for (int i = index; i < index + iChart.size(); i++) {
        add(i + 1, iChart.get(i - index));
    }
    return this;
}
複製代碼

做爲一個表結構，基本上就演示這麼多，還有其餘操做能夠自定義接口，本身實現，
不過無論多麼複雜的操做都是以上操做的組合而已。

5、小結：

關於複雜度的分析，等到全部表結構講完再總體比較一下，這裏先粗略感受一下

耗時測試
方法\操做次數 1000 10000 10W 100W 1000W
add首 0.0063秒 0.2706秒 19.5379秒 ---- ----
add尾 0.0004秒 0.0025秒 0.0141秒 0.0687秒 1.26014秒
remove首 0.0063秒 0.2771秒 19.7902秒 ---- ----
remove尾 0.0005秒 0.0036秒 0.0091秒 0.02301秒 :0.1607秒

能夠看出往開始添加/刪除會很困難，從代碼中能夠感受到，畢竟要讓後面全部人挪一挪
想一下若是30000人排一塊兒，第一我的走了，後面全部人往前挪一下，是否是工程量挺大的
要是你決定插到第一個，讓後面的人都日後移一下.....(大哥，活着難道很差嗎....)
因此頻繁對第一個元素進行操做的，仍是不要做死，數組表結構(ArrayList)不適合你

本系列後續更新連接合集：(動態更新)

後記：捷文規範

1.本文成長記錄及勘誤表
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1----本文由張風捷特烈原創,轉載請註明
2----歡迎廣大編程愛好者共同交流
3----我的能力有限，若有不正之處歡迎你們批評指證，一定虛心改正
4----看到這裏，我在此感謝你的喜歡與支持

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