Java 資料結構與演算法系列精講之陣列

2022-02-21 13:00:21

概述

從今天開始, 小白我將帶大家開啟 Jave 資料結構 & 演演算法的新篇章.

陣列

陣列 (Array) 是有序資料的集合, 在 Java 中 java.util.Arrays包含用來運算元組的各種方法, 比如排序和搜尋等. 其所有方法均為靜態方法, 呼叫起來非常簡單.

宣告陣列的兩個方法

方法一:

資料型別[] array;

方法二:

資料型別 array[];

建立陣列的兩個方法

方法一:

資料型別[] array = new 資料型別[n];

int[] array = new int[10];

方法二:

資料型別[] arrray = {value1, value2, ...}

int[] array = new int[10];

索引

索引 (Index) 可以幫助我們定位到想要的資料, 大幅提高資料的檢索速度.

自定義陣列

泛型

<E>示一種指定的資料型別, 叫做泛型. E, 取自 Element (元素) 的首字母. 在出現 E 的地方, 我們使用一種參照資料型別將其替換即可, 表示我們將儲存哪種參照型別的元素.

建構函式

// 有參構造
public Array(int capacity){
    data =  (E[]) new Object[capacity];
    size = 0;
}

// 無參構造
public Array(){
    this(10);
}

元素操作

// 頭部新增元素
public void addFirst(E element){
   // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
   if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("array is full!");
    }

    // 列表所有index及元素後移
    for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }

    // 陣列第size個賦值為element
    data[0] = element;

    // 陣列大小+1
    size++
}

// 尾部新增元素
public void addLast(E element){
    // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
    if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("array is full!");
    }

    // 陣列第size個賦值為element
    data[size] = element;

    // 陣列大小+1
    size++;
}

// 通過索引新增元素
public void add(int index, E element){

    // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
    if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("reached max capacity");
    }

    if(index < 0 || index > size){
        throw new RuntimeException("invalid index");
    }

    // 列表所有index及以後的元素後移
    for (int i = size-1; i >=index; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }
    data[index] = element;
    size++;
}

呼叫

public static void main(String[] args) {

    // 建立陣列
    Array array = new Array(10);

    // 尾部新增
    array.addLast(2);
    array.addLast(3);
    array.addLast(4);
    System.out.println(array.toString());

    // 頭部新增
    array.addFirst(1);
    array.addFirst(0);
    System.out.println(array.toString());

    // 通過index新增元素
    array.add(0, -1);
    array.add(6, 5);
    System.out.println(array.toString());
}

輸出結果:

Array{data=[2, 3, 4, null, null, null, null, null, null, null]}
Array{data=[0, 1, 2, 3, 4, null, null, null, null, null]}
Array{data=[-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, null, null, null]}

完整程式碼

import java.util.Arrays;

public class Array<E> {
    private E[] data;  // 存放資料
    private int size;  // 存放陣列元素個數

    // 有參構造
    public Array(int capacity){
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    // 無參構造
    public Array(){
        this(10);
    }

    // 獲取陣列容量
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    // 獲取陣列元素個數
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 判斷陣列是否為空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 頭部新增元素
    public void addFirst(E element){
        // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("array is full!");
        }

        // 列表所有index及元素後移
        for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }

        // 陣列第size個賦值為element
        data[0] = element;

        // 陣列大小+1
        size++;
    }

    // 尾部新增元素
    public void addLast(E element){
        // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("array is full!");
        }


        // 陣列第size個賦值為element
        data[size] = element;

        // 陣列大小+1
        size++;
    }
    
    // 通過索引新增元素
    public void add(int index, E element){

        // 如果超過陣列最大容量, 扔出異常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("reached max capacity");
        }

        if(index < 0 || index > size){
            throw new RuntimeException("invalid index");
        }

        // 列表所有index及以後的元素後移
        for (int i = size-1; i >=index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = element;
        size++;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Array{" +
                "data=" + Arrays.toString(data) +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 建立陣列
        Array array = new Array(10);

        // 尾部新增
        array.addLast(2);
        array.addLast(3);
        array.addLast(4);
        System.out.println(array.toString());

        // 頭部新增
        array.addFirst(1);
        array.addFirst(0);
        System.out.println(array.toString());

        // 通過index新增元素
        array.add(0, -1);
        array.add(6, 5);
        System.out.println(array.toString());
    }
}

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