01数据结构和算法(Java描述)~ArrayList

线性表

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线性表的概念

       线性表属于最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构，从逻辑上划分它属于线性结构。一 个线性表是由 n个具有相同特性的数据元素组成的有限序列，数据元素之间具有一种线性的或“一 对一”的逻辑关系，如下图所示：

从严谨的角度上来讲，线性表应该满足以下三个要求：

       第一个数据元素没有直接前驱，这个数据元素被称为开始节点；

       最后一个数据元素没有直接后继，这个数据元素被称为终端节点；

       除了第一个和最后一个数据元素外，其它数据元素有且仅有一个直接前驱和一个直接后继。

线性表的特点:

顺序性

       在线性表中，相邻数据元素之间存在着序偶关系，也就是存在着先后关系。

相同数据类型

       在线性表中，每一个数据元素都属于相同数据类型。相同数据类型意味着在内存中存储时，每 个元素会占用相同的内存空间，便于后续的查询定位。

有限性

       在线性表中，数据元素的个数 n 就是为线性表的长度，n是一个有限值。当 n=0 时线性表为空 表。在非空的线性表中每个数据元素在线性表中都有唯一确定的序号，例如第一个元素的序号是0， 第 i个元素的序号为i-1。在一个具有n>0个数据元素的线性表中，数据元素序号的范围是[0,n-1]。

线性表的存储结构

线性表拥有两种不同的存储结构，分别为：

       顺序存储结构（顺序表）：顺序表是采用一组地址连续的存储单元来依次存放线性表中的各个 元素。

       链式存储结构（链表）：链表中的存储元素的地址不一定是连续的，元素节点中存放数据元素 以及相邻元素的地址信息。

顺序表

顺序表的特点:

顺序表根据索引查询元素的特点

       因为顺序表（此处，也就是数组）的内存空间是连续的，并且存储的数据属于相同数据类型。 因此，我们可以通过数组的“首地址+索引”就能快速的找到数组中对应索引的元素值，从而得出数 组的优点：查找快。

       索引操作数组原理：数组首地址 + 存放数据的字节数*索引。

顺序表删除元素的特点

       需求：删除数组{11， 22， 33， 44， 55， 66}索引为2 的元素，删除后的数组为：{11， 22， 44， 55， 66}。

实现步骤:

       1.先检查数组是否需要扩容。如果数组的空间长度和数组添加元素个数相等，则需做扩容操作。

              1.定义一个空间长度更大的新数组。

              2.把原数组中的元素全部拷贝到新数组中。

              3.让原数组指向新数组，也就是让原数组保存新数组的地址值。

       2.把插入索引及其之后的元素往后挪动一位（从后往前挪动）。

       3.把插入的元素赋值到插入索引的位置中。

顺序表优劣势的总结

       优点：无须关心表中元素之间的关系，所以不用增加额外的存储空间；可以根据索引快速地操作表 中任意位置的元素，并且操作任何一个元素的耗时都是一样。

       缺点：插入和删除操作需要移动大量元素。使用前需事先分配好内存空间，当线性表长度变化较大 时，难以确定存储空间的容量。分配空间过大会造成存储空间的巨大浪费，分配的空间过小，难以 适应问题的需求。

       好了,理论知识就先说到这，我们先来实现以下本栏目的第一个数据结构,ArrayList

ArrayList

搭建项目框架

List接口

package arraylist.List; import arraylist.iterator.Iterator; public interface List <T>{ // ------- 添加 ------- void add(Object object); // ------- 根据坐标删除 ------- void remove(int index); // ------- 根据内容删除 ------- void removeobj(Object object); // ------- 取出数据 -------     Object get(int index); // ------- 求集合的长度 ------- int size(); // ------- 判断集合是否为空 ------- boolean isEmpty(); // ------- 根据内容找到元素坐标 ------- int IndexOf(Object object); // ------- 判断元素是否存在 ------- boolean contions(Object object); // ------- 根据坐标位置插入元素 ------- void add(int index, Object object); // ------- 修改元素 ------- void replase(int index, Object object); // ------- toString -------     String toString(); // ------- arraylist迭代器 -------     Iterator iterator(); } 

Iterator接口

public interface Iterator <T>{ boolean hasNext();     T next(); } 

ArrayList实现类

package arraylist.ArrayList; import arraylist.List.List; import arraylist.iterator.Iterator; public class ArrayList <T>implements List { public Object []elementData; //数组的引用 private int size; //集合的大小，并非elementData.length //如果用户没设置大小就初始为10 public ArrayList(){ this(10); //数组大小初始为10 } //集合的大小等于用户设置的大小 public ArrayList(int len){         elementData = new Object[len]; } // 数组的扩容 void grow(){ //创建新的数组         Object []newArr = new Object[elementData.length + (elementData.length >> 1)];//扩容1.5倍 for(int i = 0; i < size; i++){ //将原来数组的内容存到新数组里             newArr[i] = elementData[i]; }         elementData = newArr; } //在集合的尾部添加元素 public void add(Object object) { //如果数组长度不够就调用扩容 if(elementData.length <= size){ grow(); }         elementData[size] = object; //大小增加一位         size++; } //根据坐标删除元素 public void remove(int index) { //判断用户是否输入错误 if(index<0|| index >size-1){ throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界"+index); }         Object element=elementData[index]; // 向前移动元素 for (int i = index; i <size-1 ; i++) {             elementData[i]=elementData[i+1]; } // 最后一个元素置为空         elementData[size-1]=null;         size--; } //根据元素删除 public void removeobj(Object object) { int index = IndexOf(object); //判断用户是否输入错误! if(index<0){ throw new NullPointerException(); } remove(index); } //根据坐标得到元素 public Object get(int index) { return elementData[index]; } //求集合的长度 public int size() { return size; } //判断是否为空 public boolean isEmpty() { return size == 0; } //根据元素找到坐标 public int IndexOf(Object object) { int i = 0; while(i < size){ if(elementData[i].equals(object)){ break; }             i++; } return i; } //判断元素是否存在 public boolean contions(Object object) { boolean flag = false; for(int i = 0; i < size; i++){ if(elementData[i].equals(object)){                 flag = true; break; } } return flag; } //根据坐标位置添加元素 public void add(int index, Object object) { if(size >= elementData.length){ grow(); } for(int i = size; i > index; i--){             elementData[i] = elementData[i - 1]; }         elementData[index] = object;         size++; } //修改元素 public void replase(int index, Object object) {         elementData[index] = object; } //重写toString public String toString(){         StringBuilder str = new StringBuilder("["); for(int i = 0; i < size; i++){ //判断是否到了最后一位,如果到了就不添加, if(i == size - 1){                 str.append(elementData[i]); break; }else{                 str.append(elementData[i] + ","); } }         str.append("]"); return str.toString(); } // ------- 迭代器 ------- public Ite iterator(){ return new Ite(); } private class Ite<T>implements Iterator<T> { int cursor = 0; //指向当前元素，默认是0 public ArrayList arr = new ArrayList(); public boolean hasNext() { return cursor != size; } public T next() { int i = cursor; //保留当前值             cursor++;//自增 // 进行判断，防止越界 if (i > size) { throw new RuntimeException("没有元素"); } return (T) elementData[i]; } } } 

Test测试

package arraylist.test; import arraylist.ArrayList.ArrayList; import arraylist.List.List; import arraylist.iterator.Iterator; public class Test { public static void main(String[] args) {         List list = new ArrayList(); //增加测试 for(int i = 1; i < 19; i++){             list.add(i); }         list.add(9,564); //迭代器测试         Iterator iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){             System.out.print(iterator.next() + " "); } //其他方法测试         System.out.println("是否为空: " + list.isEmpty());         System.out.println("长度: " + list.size());         System.out.println("元素 15 是否存在: " + list.contions(15));         System.out.println("元素 564的坐标: " + list.IndexOf(564));         System.out.println("将坐标3元素 改成 23: "); list.replase(3,23);         System.out.println("取出坐标7: " + list.get(7));         System.out.println("删除坐标5: " );  list.remove(5);         System.out.println("删除元素 564: "); list.removeobj(564); //最后toString         System.out.println(list.toString()); } }