【数据结构与算法】Java制作一个简单数组类

2021-07-18 23:33:52

bobo老师的玩转算法系列–玩转数据结构 简单记录

文章目录

不要小瞧数组 - 制作一个数组类

1 、使用Java中的数组

数组基础

  • 把数据码成一排进行存放

  • 数组名最好要有语义 如： scores

  • 索引从零开始 0 1 2 3 4 5

  • 数组N个元素 数组最后一个索引 N - 1

简单使用

Array

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[20];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++)

            arr[i] = i;

        int[] scores = new int[]{100, 99, 98};

        for (int i = 0; i < scores.length; i++)

            System.out.println(scores[i]);

        for(int score: scores)

            System.out.println(score);

    }

}

2、二次封装属于我们自己的数组

数组基础

  • 索引可以有语意，也可以没有语意。

  • 数组最大的优点：快速查询。scores[1] 指定索引查询对应的值

  • 数组最好应用于“索引有语意”的情况。

  • 但并非所有有语意的索引都适用于数组

  • 数组也可以处理“索引没有语意的“

  • 这一章主要处理“索引没有语意的“的情况数组的使用

  • 数组创建已经固定了

制作属于我们自己的数组类

  • 索引没有语意，如何表示没有元素呢？
  • 如何添加元素？如何删除元素？
  • …
  • 基于java的数据，二次封装属于我们自己的数组类

不同的数据结构增删改查是截然不同的，甚至有些数据结构可能会忽略这四个中的某个一个动作。

数组 容量 capacity

数组中最多可以装多少个元素和实际装了多少个元素是没有关系的 ，两回事。

size 数组中的元素个数

简单定义Array类

Array类

/**

 * @create 2019-11-14 21:27

 */

public class Array {

    private int[] data;

    private int size;

    //构造函数, 传入数组的容量capacity构造Array

    public Array(int capacity){

        data = new int[capacity];

        size = 0;

    }

    //无参数的构造函数，默认数组的容量capacity=10

    public Array(){

        this(10);

    }

    //获取数组中的元素个数

    public int getSize(){

        return size;

    }

    //获取数组的容量

    public int getCapacity(){

        return data.length;

    }

    //返回数组是否为空

    public boolean isEmpty(){

        return size == 0;

    }

}

3、向数组中添加元素

向数组末添加元素e

//向所有元素后添加一个新元素

    public void addLast(int e){

        if (size == data.length) {

            throw new IllegalArgumentException("AddLast failed.Array is full.");

        }

        data[size] = e;

        size ++;

        //data[size++] = e;

    }

在特定的位置插入一个新元素e

// 在第index个位置插入一个新元素e

    public void add(int index,int e){

        if (size == data.length) {

            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Array is full.");

        }

        if (index < 0 || index > size) {

            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");

        }

        for(int i = size -1; i >= index; i--){

            data[i+1] = data[i];

        }

        data[index] = e;

        size ++;

    }

复用add

	//向所有元素后添加一个新元素

    public void addLast(int e){

        add(size,e);

    }

    //在所有元素前添加一个新元素

    public void addFirst(int e){

        add(0,e);

    }

2-4 数组中查询元素和修改元素

toString

@Override

    public String toString(){

        StringBuilder res = new StringBuilder();

        res.append(String.format("Array: size = %d ,capacity = %d\n", size, data.length));

        res.append('[');

        for (int i = 0; i < size; i ++){

            res.append(data[i]);

            if (i != size -1){

                res.append(",");

            }

        }

        res.append(']');

        return res.toString();

    }

获取index索引位置的元素

 //获取index索引位置的元素

    int get(int index){

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        return data[index];

    }

修改index索引位置的元素为e

// 修改index索引位置的元素为e

    void set(int index, int e){

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        data[index] = e;

    }

Test 测试

Main类

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Array arr = new Array(20);

        for (int i = 0; i < 10; i ++){

            arr.addLast(i);

        }

        System.out.println(arr);

        arr.add(1,100);

        System.out.println(arr);

        arr.addFirst(-1);

        System.out.println(arr);

        System.out.println(arr.get(0));

        arr.set(0,100);

        System.out.println(arr.get(0));

    }

}

结果：

Array: size = 10 ,capacity = 20

[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 11 ,capacity = 20

[0,100,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 12 ,capacity = 20

[-1,0,100,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

-1

100

5、包含，搜索和删除

删除指定index位置的元素,返回删除的元素

//从数组中删除index位置的元素，返回删除的元素

    public  int remove(int index){

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        int ret = data[index];

        for (int i = index + 1; i < size; i ++ ){

            data[i-1] = data[i];

        }

        size --;

        return ret;

    }

删除指定元素e

//从数组中删除元素e

    public void removeElemet(int e){

        int index = find(e);

         if (index != -1){

             remove(index);

         }

    }

从数组中删除第一个元素，返回删除的元素

 // 从数组中删除第一个元素，返回删除的元素

    public  int removeFirst(){

        return remove(0);

    }

从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素

// 从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素

    public int removeLast(){

        return remove(size-1);

    }

查找数组中是否有元素e

//查找数组中是否有元素e

    public boolean contains(int e) {

        for (int i = 0; i < size; i++) {

            if (data[i] == e) {

                return true;

            }

        }

        return false;

    }

查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e,则返回-1

//查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e,则返回-1

    public int find(int e) {

        for (int i = 0; i < size; i++) {

            if (data[i] == e) {

                return i;

            }

        }

        return -1;

    }

Array 类

/**

 * @author Liu Awen Email:willowawen@gmail.com

 * @create 2019-11-14 21:27

 */

public class Array {

    private int[] data;

    private int size;

    //构造函数, 传入数组的容量capacity构造Array

    public Array(int capacity) {

        data = new int[capacity];

        size = 0;

    }

    //无参数的构造函数，默认数组的容量capacity=10

    public Array() {

        this(10);

    }

    //获取数组中的元素个数

    public int getSize() {

        return size;

    }

    //获取数组的容量

    public int getCapacity() {

        return data.length;

    }

    //返回数组是否为空

    public boolean isEmpty() {

        return size == 0;

    }

    //向所有元素后添加一个新元素

    public void addLast(int e) {

        add(size, e);

    }

    //在所有元素前添加一个新元素

    public void addFirst(int e) {

        add(0, e);

    }

    // 在第index个位置插入一个新元素e

    public void add(int index, int e) {

        if (size == data.length) {

            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Array is full.");

        }

        if (index < 0 || index > size) {

            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");

        }

        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {

            data[i + 1] = data[i];

        }

        data[index] = e;

        size++;

    }

    //获取index索引位置的元素

    public int get(int index) {

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        return data[index];

    }

    // 修改index索引位置的元素为e

    public void set(int index, int e) {

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        data[index] = e;

    }

    //查找数组中是否有元素e

    public boolean contains(int e) {

        for (int i = 0; i < size; i++) {

            if (data[i] == e) {

                return true;

            }

        }

        return false;

    }

    //查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e,则返回-1

    public int find(int e) {

        for (int i = 0; i < size; i++) {

            if (data[i] == e) {

                return i;

            }

        }

        return -1;

    }

    //从数组中删除index位置的元素，返回删除的元素

    public  int remove(int index){

        if (index < 0 || index >= size)

            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal");

        int ret = data[index];

        for (int i = index + 1; i < size; i ++ ){

            data[i-1] = data[i];

        }

        size --;

        return ret;

    }

    // 从数组中删除第一个元素，返回删除的元素

    public  int removeFirst(){

        return remove(0);

    }

    // 从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素

    public int removeLast(){

        return remove(size-1);

    }

    //从数组中删除元素e

    public void removeElemet(int e){

        int index = find(e);

         if (index != -1){

             remove(index);

         }

    }

    @Override

    public String toString() {

        StringBuilder res = new StringBuilder();

        res.append(String.format("Array: size = %d ,capacity = %d\n", size, data.length));

        res.append('[');

        for (int i = 0; i < size; i++) {

            res.append(data[i]);

            if (i != size - 1) {

                res.append(",");

            }

        }

        res.append(']');

        return res.toString();

    }

}

Test 测试

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Array arr = new Array(20);

        for (int i = 0; i < 10; i ++){

            arr.addLast(i);

        }

        System.out.println(arr);

        arr.add(1,100);

        System.out.println(arr);

        arr.addFirst(-1);

        System.out.println(arr);

        // [-1,0,100,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

        arr.remove(2);

        System.out.println(arr);

        arr.removeElemet(4);

        System.out.println(arr);

        arr.removeFirst();

        System.out.println(arr);

        System.out.println("数组arr是否存在0元素" + arr.contains(0));

        System.out.println("元素0的索引为" + arr.find(0));

    }

}

result：

Array: size = 10 ,capacity = 20

[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 11 ,capacity = 20

[0,100,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 12 ,capacity = 20

[-1,0,100,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 11 ,capacity = 20

[-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Array: size = 10 ,capacity = 20

[-1,0,1,2,3,5,6,7,8,9]

Array: size = 9 ,capacity = 20

[0,1,2,3,5,6,7,8,9]

数组arr是否存在0元素true

元素0的索引为0
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