数据结构-数组

一,数组基础及注意事项

1,用来储存一组相同的类型的数据.

2,在内存中,分配连续的空姐,数组创建时要指定容量(大小).

3,创建格式: 数据类型 []数组名  int[] arr = new int[10] int[] arr2 = {1,2,3,4}.

4,索引--访问数组时通过索引进行操作.

(注意:一定要理解索引的含义,在数据结构的学习中基本每次都用,索引简单的可以理解为,待插入元素,即,还没有赋值的第一个元素.)

5.索引从0开始,最大为数组名.length-1;

6,常见的错误: NullPointException ArrayIndexOutOfBoundsException 即我们常说的空指针h=和越界.

7,常见的数组:字符串,对象数组,哈希表

二,演示数组的使用,及数组的方法使用

使用数组时，最重要的就是数组的 索引 ，通过索引可以对数组进行改和查操作。

接下来用图 来演示

1,向数组中添加元素

2,向指定位置添加元素

3,向数组头添加元素

4,获取指定位置的元素和修改指定位置的元素

5,包含、搜索和删除元素

首先:对int类型的数组进行操作

接下来让我们手撕代码.:

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;// 封装属于自己的数组
public class MyArray {private int[] data; // 底层数据结构private int size;// 用来保存实际存放元素的个数public MyArray() {this(100);}public MyArray(int capacity) {this.data = new int[capacity];this.size = 0;}// 判断数组是否为空public boolean isEmpty() {return this.size == 0;}// 获取数组实际存放元素的个数public int getSize() {return this.size;}// 对数组进行操作/** 1、增加的方法发现：this.size指向待插入元素的位置，因此，可以在this.size位置增加元素在头部增加： 1》 将数组中的元素后移，2》 将val添加到索引为0的位置* 在任意位置添加*//*** 在尾部添加** @param val val*/public void addTail(int val) {add(this.size, val);}/*** 在头部添加** @param val val*/public void addHead(int val) {add(0, val);}/*** 在任意位置添加** @param position 插入的位置* @param val      插入的值*/public void add(int position, int val) {if (position < 0 || position > this.size) {throw new IllegalArgumentException("position is invalid");}for (int i = this.size - 1; i >= position; i--) {this.data[i + 1] = this.data[i];}this.data[position] = val;this.size += 1;}@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < this.size; i++) {sb.append(this.data[i] + ",");}String result = sb.toString();return result.substring(0, result.length() - 1);}//获取指定位置的元素public int getElementByIndex(int index) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid");}return this.data[index];}// 修改指定位置的元素public void setElementByIndex(int index, int val) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid");}this.data[index] = val;}// cotains 用来判断数组中是否包含指定的元素public boolean contains(int searchVal) {for (int i = 0; i < this.size; i++) {if (this.data[i] == searchVal) {return true;}}return false;}// 查找指定元素在数组中的索引public int findIndex(int searchVal) {for (int i = 0; i < this.size; i++) {if (this.data[i] == searchVal) {return i;}}return -1;}// 删除数组中最后一个元素public int removeFromTail() {if (isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("this array is null!");}return this.data[--this.size];}// 删除数组中的第一个元素public int removeFromHead() {if (isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("this array is null!");}// 1、先保存数组中的第一个元素int result = this.data[0];// 2、将数组从索引为1的位置进行前移for (int i = 1; i < this.size; i++) {this.data[i - 1] = this.data[i];}this.size--;return result;}// 删除指定位置的元素public int removeByIndex(int index) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid!");}int result = this.data[index];// 从索引为index位置的元素进行前移for (int i = index; i < this.size - 1; i++) {this.data[i] = this.data[i + 1];}this.size--;return result;}// 删除指定的元素public void remove(int val) {for (int i = 0; i < this.size; ) {if (this.data[i] == val) {// 删除元素---将后面的元素前移，然后更新sizefor (int j = i; j < this.size - 1; j++) {this.data[j] = this.data[j + 1];}this.size -= 1;} else {i++;}}}

}

我们要进行任意数据类型的数组,这时就要使用泛型来进行操作.

接下来让我们手撕代码.在上述我们自己写的int类型数组进行修改,添加泛型.

import java.util.Random;// 封装属于自己的数组,使用泛型
public class MyArray2<T> {private T[] data; // 底层数据结构private int size;// 用来保存实际存放元素的个数private int capacity; // 表示容积public MyArray2() {this(100);}public MyArray2(int capacity) {this.capacity = capacity;this.data = (T[]) new Object[this.capacity];this.size = 0;}// 获取容积的方法public int getCapacity() {return this.capacity;}// 判断数组是否为空public boolean isEmpty() {return this.size == 0;}// 获取数组实际存放元素的个数public int getSize() {return this.size;}// 对数组进行操作/** 1、增加的方法发现：this.size指向待插入元素的位置，因此，可以在this.size位置增加元素在头部增加： 1》 将数组中的元素后移，2》 将val添加到索引为0的位置* 在任意位置添加*//*** 在尾部添加** @param val val*/public void addTail(T val) {add(this.size, val);}/*** 在头部添加** @param val val*/public void addHead(T val) {add(0, val);}/*** 在任意位置添加** @param position 插入的位置* @param val      插入的值*/public void add(int position, T val) {if (position < 0 || position > this.size) {throw new IllegalArgumentException("position is invalid");}// 在增加之前，判断数组是否已满，如果已满，要进行扩容if (this.size == this.capacity) {// 扩容操作resize(this.capacity*2);}for (int i = this.size - 1; i >= position; i--) {this.data[i + 1] = this.data[i];}this.data[position] = val;this.size += 1;}// 改变容积的方法private void resize(int newCapacity) {System.out.println("--------resize--------");// 2、 创建一个新数组T[] newArr = (T[]) new Object[newCapacity];// 3、将原来数组的内容转移到新数组for (int i = 0; i < this.size; i++) {newArr[i] = this.data[i];}// 4、将newArr赋值给 this.datathis.data = newArr;// 5、将newCapacity 赋值给this.capacitythis.capacity = newCapacity;}@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < this.size; i++) {sb.append(this.data[i] + ",");}String result = sb.toString();return result.substring(0, result.length() - 1);}//获取指定位置的元素public T getElementByIndex(int index) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid");}return this.data[index];}// 修改指定位置的元素public void setElementByIndex(int index, T val) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid");}this.data[index] = val;}// cotains 用来判断数组中是否包含指定的元素public boolean contains(T searchVal) {for (int i = 0; i < this.size; i++) {if (this.data[i].equals(searchVal)) {return true;}}return false;}// 查找指定元素在数组中的索引public int findIndex(T searchVal) {for (int i = 0; i < this.size; i++) {if (this.data[i].equals(searchVal)) {return i;}}return -1;}// 删除数组中最后一个元素public T removeFromTail() {return removeByIndex(this.size-1);}// 删除数组中的第一个元素public T removeFromHead() {return removeByIndex(0);}// 删除指定位置的元素public T removeByIndex(int index) {if (index < 0 || index >= this.size) {throw new IllegalArgumentException("index is invalid!");}T result = this.data[index];// 从索引为index位置的元素进行前移for (int i = index; i < this.size - 1; i++) {this.data[i] = this.data[i + 1];}this.size--;if(this.size <= this.capacity/2 && this.capacity/2>1){resize(this.capacity/2);}return result;}// 删除指定的元素public void remove(int val) {for (int i = 0; i < this.size; ) {if (this.data[i].equals(val)) {// 删除元素---将后面的元素前移，然后更新sizefor (int j = i; j < this.size - 1; j++) {this.data[j] = this.data[j + 1];}this.size -= 1;} else {i++;}}// 删除之后，进行判断是否要进行缩容,如果需要缩容，缩到原容积的1/2if(this.size <= this.capacity/2 && this.capacity/2>1){resize(this.capacity/2);}}
}

代码较长希望有心人可以看完.

三,数组的复杂度分析.

我们对数组的逻辑有了简单的了解,就对数组的复杂度进行分析,后面可以通过比较复杂度,来选择合适的数据结构来储存数据.

1,分析动态数组的时间复杂度

(1),添加操作

 1,addLast(e) O(n)

2,addFirst(e)  O(1)  渐进时间复杂度

3,add(index,e) O(n^2) 描述n趋近于无穷的情况

(2),添加操作

(3),删除操作

(4),修改操作

(5),查找操作

(6) 综合