Java数据结构之顺序表篇

目录

• 一.线性表
• 二.顺序表
• 1.概念及结构
• 2.顺序表的实现
• 打印顺序表
• 获取顺序表的有效长度
• 在pos位置新增元素
• 判断是否包含某个元素
• 查找某个元素对应的位置
• 获取/查找pos位置的元素
• 给pos位置的元素设为value
• 删除第一次出现的关键字key
• 清空顺序表
• 3.顺序表的优、缺点
• 三.顺序表的实现代码汇总

一.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、字符串... 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。

二.顺序表

1.概念及结构

顺序表是用一段 物理地址连续 的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储。在数组上完成数据的增删查改。

而顺序表一般可以分为两类：静态顺序表、动态顺序表

2.顺序表的实现

首先我们将顺序表的成员属性以及构造函数写好，接下来实现具体接口

public class MyArrayList {

    public int[] elem;
    public int usedSize;//有效的数据个数，默认值为0

    public MyArrayList() {//初始化一个数组，容量为5
        this.elem = new int[5];
    }

}

打印顺序表

只需要遍历完数组，然后将其打印出来即可

具体的代码实现：

// 打印顺序表
    public void display() {
        for (int i = 0; i <this.usedSize ; i++) {
            System.out.print(elem[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }

获取顺序表的有效长度

有效长度就是已经用过的元素，返回usedSize即可

具体的代码实现：

// 获取顺序表的有效数据长度
    public int size() {
            return usedSize;
    }

在pos位置新增元素

具体的操作分为四步：

1、判断pos位置是否合法，即pos既不能小于0，也不能大于有效数据个数

2、判断顺序表是否已满，如果满了，需要Arrays.CopyOf()进行扩容

3、将pos后的元素依次后移，即 elem[i+1]=elem[i]

4、将目标元素data放入pos下标对应位置，即elem[pos]=data

具体的代码实现：

// 在 pos 位置新增元素
    public void add(int pos, int data) {
        //1.判断pos位置是否合法
        if (pos<0 || pos>usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return;
        }
        //2.判断usedSize是否已满
        if (isFull()){
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        //3.开始挪数据,并且给pos位置赋值
        for (int i = usedSize-1; i >= pos ; i--) {
                elem[i+1]=elem[i];//把i下标的值给i+1
            }
        this.elem[pos]=data;
        this.usedSize++;//说明存放成功
    }
    public boolean isFull(){
            return this.usedSize == this.elem.length;
    }

判断是否包含某个元素

只需要传入需要查找的元素toFind，然后遍历查找即可

具体的代码实现：

// 判定是否包含某个元素
    public boolean contains(int toFind) {
        for (int i = 0; i <this.usedSize ; i++) {
            if (this.elem[i]==toFind)
                return true;
        }
        return false;
    }

查找某个元素对应的位置

跟上一个操作一样，使用遍历查找到元素后，返回其下标即可

具体的代码实现：

// 查找某个元素对应的位置
    public int search(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if (this.elem[i]==toFind)
                return i;//找到了返回i下标
        }
        return -1; //找不到返回-1，因为数组没有负数下标
    }

获取/查找pos位置的元素

凡是传入pos位置，我们都需要判断pos是否合法，也要查看顺序表是否为空，如果合法且不为空直接返回该下标对应的元素即可

具体的代码实现：

// 获取 pos 位置的元素
    public int getPos(int pos) {
        if (pos<0 || pos>this.usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return -1;//说明pos位置不合法
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return -1;
        }
        return this.elem[pos];//返回pos位置的值
    }
    public boolean isEmpty(){
        return this.usedSize==0;
    }

给pos位置的元素设为value

依然先判断pos位置是否合法，再判断顺序表是否为空，如果合法且不为空，则将value赋值给pos下标对应的元素

具体的代码实现：

// 给 pos 位置的元素设为/更新为 value
    public void setPos(int pos, int value) {
        //还是要先判断pos位置的合法性
        if (pos<0 || pos>usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return;
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return ;
        }
        this.elem[pos] = value;//将pos位置的元素更新为value
    }

删除第一次出现的关键字key

具体步骤如下：

1、判断顺序表是否为空(除了增加元素是判断顺序表是否已满，其他的都是判断是否为空)

2、调用我们上边写的search函数，看是否存在该元素

3、如果存在，则从该元素起，将后面的元素往前挪，将要删除的元素覆盖

具体的代码实现如下：

//删除第一次出现的关键字key
    public void remove(int toRemove) {
        if (isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return;
        }
        int index = search(toRemove);
        if (index==-1) {
            System.out.println("没有你要删除的数字");
            return;
        }
        for (int i = index; i < usedSize-1; i++) {
            this.elem[i]=this.elem[i+1];
        }
        this.usedSize--;
        //this.elem[usedSize]=null; 如果数组当中是引用类型，则要将其置为空
    }

清空顺序表

清空顺序表，只需要把有效长度置于0即可

具体的代码实现：

// 清空顺序表
    public void clear() {
        this.usedSize = 0;
    }

3.顺序表的优、缺点

优点：由于顺序表是物理和逻辑上都连续的，可以快速查找到当前数据，时间复杂度为O(1)

缺点：

1、删除和插入数据的时候，都需要移动数据，时间复杂度为O(N)

2、扩容也是问题，增容一般是呈2倍的增长，势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100，满了以后增容到200，我们再继续插入5个数据，无后续数据插入，那么就浪费了95个数据空间

那么顺序表的缺点怎么才能解决呢？链表很好的解决了顺序表的缺点，随用随取，需要空间的时候就new一个结点。需要注意的是，链表是物理上不连续，而逻辑上连续。

三.顺序表的实现代码汇总

public class MyArrayList {

    public int[] elem;
    public int usedSize;
    public MyArrayList() {
        this.elem = new int[5];
    }

    // 打印顺序表
    public void display() {
        for (int i = 0; i <this.usedSize ; i++) {
            System.out.print(elem[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }

    // 获取顺序表的有效数据长度
    public int size() {
            return usedSize;
    }

    // 在 pos 位置新增元素
    public void add(int pos, int data) {
        //1.判断pos位置是否合法
        if (pos<0 || pos>usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return;
        }
        //2.判断usedSize是否已满
        if (isFull()){
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        //3.开始挪数据,并且给pos位置赋值
        for (int i = usedSize-1; i >= pos ; i--) {
                elem[i+1]=elem[i];//把i下标的值给i+1
            }
        this.elem[pos]=data;
        this.usedSize++;//说明存放成功
    }
    public boolean isFull(){
            return this.usedSize == this.elem.length;
    }

    // 判定是否包含某个元素
    public boolean contains(int toFind) {
        for (int i = 0; i <this.usedSize ; i++) {
            if (this.elem[i]==toFind)
                return true;
        }
        return false;
    }

    // 查找某个元素对应的位置
    public int search(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if (this.elem[i]==toFind)
                return i;//找到了返回i下标
        }
        return -1; //找不到返回-1，因为数组没有负数下标
    }

    // 获取 pos 位置的元素
    public int getPos(int pos) {
        if (pos<0 || pos>this.usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return -1;//说明pos位置不合法
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return -1;
        }
        return this.elem[pos];//返回pos位置的值
    }
    public boolean isEmpty(){
        return this.usedSize==0;
    }

    // 给 pos 位置的元素设为/更新为 value
    public void setPos(int pos, int value) {
        //还是要先判断pos位置的合法性
        if (pos<0 || pos>usedSize){
            System.out.println("pos位置不合法");
            return;
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return ;
        }
        this.elem[pos] = value;//将pos位置的元素更新为value
    }

    //删除第一次出现的关键字key
    public void remove(int toRemove) {
        if (isEmpty()){
            System.out.println("顺序表为空");
            return;
        }
        int index = search(toRemove);
        if (index==-1) {
            System.out.println("没有你要删除的数字");
            return;
        }
        for (int i = index; i < usedSize-1; i++) {
            this.elem[i]=this.elem[i+1];
        }
        this.usedSize--;
        //this.elem[usedSize]=null; 如果数组当中是引用类型，则要将其置为空
    }

    // 清空顺序表
    public void clear() {
        this.usedSize = 0;

    }

}

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