Java 数据结构与算法系列精讲之数组

2022-02-21 11:57:07 作者：我是小白呀

数组是有序的元素序列，若将有限个类型相同的变量的集合命名，那么这个名称为数组名。组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。数组是在程序设计中，为了处理方便，把具有相同类型的若干元素按有序的形式组织起来的一种形式

概述

从今天开始, 小白我将带大家开启 Jave 数据结构 & 算法的新篇章.

数组

数组 (Array) 是有序数据的集合, 在 Java 中 java.util.Arrays包含用来操作数组的各种方法, 比如排序和搜索等. 其所有方法均为静态方法, 调用起来非常简单.

声明数组的两个方法

方法一:

数据类型[] array;

方法二:

数据类型 array[];

创建数组的两个方法

方法一:

数据类型[] array = new 数据类型[n];

int[] array = new int[10];

方法二:

数据类型[] arrray = {value1, value2, ...}

int[] array = new int[10];

索引

索引 (Index) 可以帮助我们定位到想要的数据, 大幅提高数据的检索速度.

自定义数组

泛型

<E>示一种指定的数据类型, 叫做泛型. E, 取自 Element (元素) 的首字母. 在出现 E 的地方, 我们使用一种引用数据类型将其替换即可, 表示我们将存储哪种引用类型的元素.

构造函数

// 有参构造
public Array(int capacity){
    data =  (E[]) new Object[capacity];
    size = 0;
}

// 无参构造
public Array(){
    this(10);
}

元素操作

// 头部添加元素
public void addFirst(E element){
   // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
   if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("array is full!");
    }

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

    // 数组第size个赋值为element
    data[0] = element;

    // 数组大小+1
    size++
}

// 尾部添加元素
public void addLast(E element){
    // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
    if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("array is full!");
    }

    // 数组第size个赋值为element
    data[size] = element;

    // 数组大小+1
    size++;
}

// 通过索引添加元素
public void add(int index, E element){

    // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
    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及以后的元素后移
    for (int i = size-1; i >=index; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }
    data[index] = element;
    size++;
}

调用

public static void main(String[] args) {

    // 创建数组
    Array array = new Array(10);

    // 尾部添加
    array.addLast(2);
    array.addLast(3);
    array.addLast(4);
    System.out.println(array.toString());

    // 头部添加
    array.addFirst(1);
    array.addFirst(0);
    System.out.println(array.toString());

    // 通过index添加元素
    array.add(0, -1);
    array.add(6, 5);
    System.out.println(array.toString());
}

输出结果:

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]}

完整代码

import java.util.Arrays;

public class Array<E> {
    private E[] data;  // 存放数据
    private int size;  // 存放数组元素个数

    // 有参构造
    public Array(int capacity){
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    // 无参构造
    public Array(){
        this(10);
    }

    // 获取数组容量
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    // 获取数组元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 判断数组是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 头部添加元素
    public void addFirst(E element){
        // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("array is full!");
        }

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

        // 数组第size个赋值为element
        data[0] = element;

        // 数组大小+1
        size++;
    }

    // 尾部添加元素
    public void addLast(E element){
        // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("array is full!");
        }


        // 数组第size个赋值为element
        data[size] = element;

        // 数组大小+1
        size++;
    }
    
    // 通过索引添加元素
    public void add(int index, E element){

        // 如果超过数组最大容量, 扔出异常
        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及以后的元素后移
        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) {

        // 创建数组
        Array array = new Array(10);

        // 尾部添加
        array.addLast(2);
        array.addLast(3);
        array.addLast(4);
        System.out.println(array.toString());

        // 头部添加
        array.addFirst(1);
        array.addFirst(0);
        System.out.println(array.toString());

        // 通过index添加元素
        array.add(0, -1);
        array.add(6, 5);
        System.out.println(array.toString());
    }
}

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