Java 數據結構與算法系列精講之數組

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概述

從今天開始, 小白我將帶大傢開啟 Jave 數據結構 & 算法的新篇章.

數組

數組 (Array) 是有序數據的集合, 在 Java 中 java.util.Arrays包含用來操作數組的各種方法, 比如排序和搜索等. 其所有方法均為靜態方法, 調用起來非常簡單.

聲明數組的兩個方法

方法一:

數據類型[] array;

方法二:

數據類型 array[];

創建數組的兩個方法

方法一:

數據類型[] array = new 數據類型[n];

int[] array = new int[10];

方法二:

數據類型[] 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數據, 大幅提高數據的檢索速度.

自定義數組

泛型

<E>示一種指定的數據類型, 叫做泛型. E, 取自 Element (元素) 的首字母. 在出現 E 的地方, 我們使用一種引用數據類型將其替換即可, 表示我們將存儲哪種引用類型的元素.

構造函數

// 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

// 頭部添加元素
public void addFirst(E element){
   // 如果超過數組最大容量, 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];
    }

    // 數組第size個賦值為element
    data[0] = element;

    // 數組大小+1
    size++
}

// 尾部添加元素
public void addLast(E element){
    // 如果超過數組最大容量, 扔出異常
    if(size == data.length){
        throw new RuntimeException("array is full!");
    }

    // 數組第size個賦值為element
    data[size] = element;

    // 數組大小+1
    size++;
}

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

    // 如果超過數組最大容量, 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++;
}

調用

public static void main(String[] args) {

    // 創建數組
    Array array = new Array(10);

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

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

    // 通過index添加元素
    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]}

完整代碼

import java.util.Arrays;

public class Array<E> {
    private E[] data;  // 存放數據
    private int size;  // 存放數組元素個數

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

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

    // 獲取數組容量
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    // 獲取數組元素個數
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 判斷數組是否為空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 頭部添加元素
    public void addFirst(E element){
        // 如果超過數組最大容量, 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];
        }

        // 數組第size個賦值為element
        data[0] = element;

        // 數組大小+1
        size++;
    }

    // 尾部添加元素
    public void addLast(E element){
        // 如果超過數組最大容量, 扔出異常
        if(size == data.length){
            throw new RuntimeException("array is full!");
        }


        // 數組第size個賦值為element
        data[size] = element;

        // 數組大小+1
        size++;
    }
    
    // 通過索引添加元素
    public void add(int index, E element){

        // 如果超過數組最大容量, 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) {

        // 創建數組
        Array array = new Array(10);

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

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

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

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