【数据结构】线性表与顺序表

⭐ 作者：小胡_不糊涂
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1. 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。 它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…

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。

2. 顺序表

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。

2.1 接口的实现

实现顺序表的插入、删除、修改、查找工作：

import java.util.Arrays;
public class MyArrayList {public int[] elem ;//定义一个数组public int usedSize;//0，用来记录元素个数//顺序表的 默认大小public static final int DEFAULT_SIZE = 10;public MyArrayList() {this.elem = new int[DEFAULT_SIZE];}public MyArrayList(int capacity) {this.elem = new int[capacity];}//顺序表尾部插入元素public void add(int data) {checkCapacity();this.elem[this.usedSize] = data;this.usedSize++;}//判断顺序表是否为空public boolean isFull() {/*if(usedSize == elem.length) {return true;}return false;*/return usedSize == elem.length;}//指定pos位置添加元素datapublic void add(int pos, int data) {try {checkPosOnAdd(pos);}catch (PosIllegality e) {e.printStackTrace();}checkCapacity();//1、从最后一个有效的数据开始往后移动 //2、当i < pos 就结束for (int i = usedSize-1; i >= pos; i--) {elem[i+1] = elem[i];}//3、存放元素到pos 位置elem[pos] = data;//4、usedSize++;usedSize++;}//检查插入位置pos的合法性private void checkPosOnAdd(int pos) throws PosIllegality{if(pos < 0 || pos > usedSize) {System.out.println("不符合法！");throw new PosIllegality("插入元素下标异常: "+pos);}}private void checkCapacity() {if(isFull()) {//扩容elem = Arrays.copyOf(elem,elem.length*2);}}//判定是否包含某一元素public boolean contains(int toFind) {if(isEmpty()) {return false;}for (int i = 0; i < usedSize; i++) {//如果是查找引用数据类型 一定记住 重写方法if(elem[i] == toFind) {return true;}}return false;}//判断线性表是否为空public boolean isEmpty() {return usedSize == 0;}//查找某个元素对应位置public int indexOf(int toFind) {if(isEmpty()) {return -1;}for (int i = 0; i < usedSize; i++) {//如果是查找引用数据类型 一定记住 重写方法if(elem[i] == toFind) {return i;}}return -1;}//获取pos位置元素public int get(int pos) throws MyArrayListEmpty{checkPosOnGetAndSet(pos);if(isEmpty()) {throw new MyArrayListEmpty("获取指定下标元素时" +"顺序表为空！");}return elem[pos];}private void checkPosOnGetAndSet(int pos) throws PosIllegality{if(pos < 0 || pos >= usedSize) {System.out.println("不符合法！");throw new PosIllegality("获取指定下标的元素异常: "+pos);}}//给pos位置设为元素valuepublic void set(int pos, int value) {checkPosOnGetAndSet(pos);elem[pos] = value;}//删除第一次出现的这个数字public void remove(int toRemove) {int index = indexOf(toRemove);//获取元素下标if(index == -1) {System.out.println("没有这个数字！");return;}for(int i = index; i < usedSize-1;i++) {elem[i] = elem[i+1];}usedSize--;}//获取顺序表长度public int size() {return this.usedSize;}//清空顺序表public void clear() {this.usedSize = 0;}//打印顺序表中元素public void display() {for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {System.out.print(this.elem[i]+" ");}System.out.println();}}

测试类：

public class TestMAL{public static void main(String[] arg) {MyArrayList arr = new MyArrayList();arr.add(1);arr.add(2);arr.add(3);arr.add(4);arr.add(5);arr.display();System.out.println("-------");arr.add(1);arr.display();System.out.println("-------");arr.add(6,2);arr.display();System.out.println("-------");System.out.println(arr.indexOf(3));arr.display();System.out.println("-------");arr.get(9);}
}

3. ArrayList简介

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架图如下：

【说明】

1. ArrayList是以泛型方式实现的，使用时必须要先实例化
2. ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问
3. ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的
4. ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的
5. 和Vector不同，ArrayList不是线程安全的，在单线程下可以使用，在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList
6. ArrayList底层是一段连续的空间，并且可以动态扩容，是一个动态类型的顺序表

4. ArrayList使用

4.1 ArrayList构造

方法	解释
ArrayList()	无参构造
ArrayList(Collection<? extends E> c)	利用其他 Collection 构建 ArrayList
ArrayList(int initialCapacity)	指定顺序表初始容量

ArrayList的创建：

public static void main(String[] arg){// ArrayList创建，推荐写法// 构造一个空的列表List<Integer> list1 = new ArrayList<>();// 构造一个具有10个容量的列表List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);list2.add(1);list2.add(2);list2.add(3);// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>已经限定了，list2中只能存储整形元素// list3构造好之后，与list中的元素一致ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);// 避免省略类型，否则：任意类型的元素都可以存放，使用时将是一场灾难List list4 = new ArrayList();list4.add("111");list4.add(100);System.out.println(list4);//[111,100]}

4.2 ArrayList常见操作

方法	解释
boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	尾插 c 中的元素
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个 o 的下标
List subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

ArrayList操作方法的使用：

 public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("JavaSE");list.add("JavaWeb");list.add("JavaEE");list.add("JVM");list.add("测试课程");System.out.println(list);
// 获取list中有效元素个数System.out.println(list.size());
// 获取和设置index位置上的元素，注意index必须介于[0, size)间System.out.println(list.get(1));list.set(1, "JavaWEB");System.out.println(list.get(1));
// 在list的index位置插入指定元素，index及后续的元素统一往后搬移一个位置list.add(1, "Java数据结构");System.out.println(list);
// 删除指定元素，找到了就删除，该元素之后的元素统一往前搬移一个位置list.remove("JVM");System.out.println(list);
// 删除list中index位置上的元素，注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常list.remove(list.size()-1);System.out.println(list);// 检测list中是否包含指定元素，包含返回true，否则返回falseif(list.contains("测试课程")){list.add("测试课程");}
// 查找指定元素第一次出现的位置：indexOf从前往后找，lastIndexOf从后往前找list.add("JavaSE");System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组List<String> ret = list.subList(0, 4);System.out.println(ret);list.clear();System.out.println(list.size());}

4.3 ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器

public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);list.add(4);list.add(5);// 使用下标+for遍历for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.print(list.get(i) + " ");}System.out.println();// 借助foreach遍历for (Integer integer : list) {System.out.print(integer + " ");}System.out.println();//使用迭代器Iterator<Integer> it = list.listIterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next() + " ");}System.out.println();}