Java資料結構之順序表的實現

2022-08-23 14:02:43

前言

線性表（linear list）是n個具有相同特性的資料元素的有限序列。線性表是一種在實際中廣泛使用的資料結構，常見的線性表：順序表、連結串列、棧、佇列、字串… 線性表在邏輯上是線性結構，也就說是連續的一條直線。但是在物理結構上並不一定是連續的，線性表在物理上儲存時，通常以陣列和鏈式結構的形式儲存。

一、順序表

1.1 什麼是順序表

順序表是用一段實體地址連續的儲存單元依次儲存資料元素的線性結構，一般情況下采用陣列儲存。在陣列上完成資料的增刪查改。

其實就是一個陣列。那為什麼還要寫一個順序表，直接用陣列不就好了？不一樣的，寫到類裡面就可以物件導向。

順序表一般可以分為：

靜態順序表：使用定長陣列儲存
動態順序表：使用動態開闢的陣列儲存

靜態順序表適用於確定知道需要存多少資料的場景.

靜態順序表的定長陣列導致N定大了，空間開多了浪費，開少了不夠用.

相比之下動態順序表更靈活, 根據需要動態的分配空間大小.

二、簡單實現順序表

2.1 建立順序表

public class MyArrayList {
   public int[] elem;//陣列
   public int usedSize;//資料的有效個數
 
   public MyArrayList(){
       this.elem = new int[10];
   }
}

2.2 列印順序表

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

2.3 獲取順序表長度

//獲取順序表長度
    public int size(){
        return this.usedSize;
   }

2.4 在 pos 位置新增元素

在順序表裡面插入元素的時候所插入的位置的前面一定是存放了元素的

//在 pos 位置新填元素
    public void add(int pos,int data){
        if(pos < 0 || pos >usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法!");
            return;
        }
        if(isfull()) {
            Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        for (int i = this.usedSize - 1; i >= pos; i--) {
            this.elem[i + 1] = this.elem[i];
        }
        this.elem[pos] = data;
        this.usedSize++;
    }
    //判斷是否滿
    public boolean isfull(){
        return this.usedSize == this.elem.length;
    }

2.5 判定是否包含某個元素

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

2.6 查詢某個元素對應的位置

//查詢某個元素的對應位置，找不到返回-1
    public int search(int toFind){
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if(this.elem[i] == toFind){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

2.7 獲取 pos 位置的元素

//獲取pos位置的值
    public int getPos(int pos){
        if(pos < 0 || pos >= this.usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法");
            return -1;//這裡說明一下，業務上的處理,不考慮
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return -1;
        }
        return this.elem[pos];
    }
    public boolean isEmpty(){
        return this.usedSize == 0;
    }

2.8 給 pos 位置的元素設為 value

 //給pos位置元素更新value
    public void setPos(int pos,int value){
        if (pos < 0 || pos >= this.usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法");
            return;
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return;
        }
        this.elem[pos] = value;
    }

2.9 刪除你想要刪除的元素

//刪除第一次出現的關鍵字key
    public void remove(int toRmove){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return;
        }
        int index = search(toRmove);
        if(index == -1){
            System.out.println("沒有你要刪除的數位！");
            return;
        }
        for (int i = index; i < this.usedSize - 1; i++) {
            this.elem[i] = this.elem[i+1];
        }
        this.usedSize--;
        //this.elem[useSize] = null;如果陣列當中是參照資料型別
    }

2.10 清空順序表

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

三、MyArrayList.java

import java.util.Arrays;

public class MyArrayList {

    public int[] elem;
    public int usedSize;

    public MyArrayList(){
        this.elem = new int[10];
    }
    //列印順序表
    public void display(){
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            System.out.print(this.elem[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
    //獲取順序表長度
    public int size(){
        return this.usedSize;
    }
    //在 pos 位置新填元素
    public void add(int pos,int data){
        if(pos < 0 || pos >usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法!");
            return;
        }
        if(isfull()) {
            Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        for (int i = this.usedSize - 1; i >= pos; i--) {
            this.elem[i + 1] = this.elem[i];
        }
        this.elem[pos] = data;
        this.usedSize++;
    }
    //判斷是否滿
    public boolean isfull(){
        return this.usedSize == this.elem.length;
    }

    //判斷是否包含某個元素
    public boolean contains(int toFind){
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if(this.elem[i] == toFind){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    //查詢某個元素的對應位置，找不到返回-1
    public int search(int toFind){
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if(this.elem[i] == toFind){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //獲取pos位置的值
    public int getPos(int pos){
        if(pos < 0 || pos >= this.usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法");
            return -1;//這裡說明一下，業務上的處理,不考慮
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return -1;
        }
        return this.elem[pos];
    }
    public boolean isEmpty(){
        return this.usedSize == 0;
    }
    //給pos位置元素更新value
    public void setPos(int pos,int value){
        if (pos < 0 || pos >= this.usedSize){
            System.out.println("pos 位置不合法");
            return;
        }
        if(isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return;
        }
        this.elem[pos] = value;
    }

    //刪除第一次出現的關鍵字key
    public void remove(int toRmove){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("順序表為空！");
            return;
        }
        int index = search(toRmove);
        if(index == -1){
            System.out.println("沒有你要刪除的數位！");
            return;
        }
        for (int i = index; i < this.usedSize - 1; i++) {
            this.elem[i] = this.elem[i+1];
        }
        this.usedSize--;
        //this.elem[useSize] = null;如果陣列當中是參照資料型別
    }
    //清空順序表
    public void clear(){
        this.usedSize = 0;
    }
}

四、Test.java

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList();
        myArrayList.add(0,1);
        myArrayList.add(1,2);
        myArrayList.add(2,3);
        myArrayList.add(3,4);
        myArrayList.add(4,5);
        myArrayList.display();
        System.out.println(myArrayList.contains(3));
        System.out.println(myArrayList.getPos(3));
        myArrayList.setPos(0,99);
        myArrayList.display();
    }
}

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