01-java实现动态数组
01-手撸动态数组
本篇是恋上数据结构第一季个人总结
借鉴https://juejin.im/post/6844904001478066183#heading-0
本人git https://github.com/bigeyes-debug/Algorithm
一丶 数组
数组是一种顺序存储的线性表，所有元素的内存地址是连续的
由于数组的内存连续性,数组默认情况下(指静态数组)是不会动态扩容的,而我们常常希望是数组是可以动态扩容的.
二丶动态数组的设计
2.1动态数组的属性
- size是动态数组的大小,我们设置这个属性,可以通过返回动态数组的大小,获取当前动态数组元素的个数
- elements 存储数据的数组(使用静态数组保存,动态扩充代码后面会提到)
- DEFAULT_CAPACITY 指定默认的动态数组的默认数组大小
- ELEMENT_NOT_FOUND 遍历循环查找元素的时候,如果找不到元素,就返回-1
private int size;
private E[] elements;
private static final int DEFAULT_CAPACITY=10;
private static final int ELEMENT_NOT_FOUND=-1;
2.2 动态数组的接口
// 元素的数量
int size();
// 是否为空
boolean isEmpty();
// 是否包含某个元素
boolean contains(E element);
// 添加元素到最后面
void add(E element);
// 返回index位置对应的元素
E get(int index);
// 设置index位置的元素
E set(int index, E element);
// 往index位置添加元素
void add(int index, E element);
// 删除index位置对应的元素
E remove(int index);
// 查看元素的位置
int indexOf(E element);
// 清除所有元素
void clear();
根据属性和接口,我们可以直接实现一些接口的方法.
三丶动态数组的实现
3.1 数组的数量
size就是数组中元素的数量,调用size方法,直接返回数组中元素的数量
public int size() {
return size;
}
3.2 数组是否为空
public boolean isEmpty() {
return size==0;
}
3.3 添加元素
添加元素实现两个接口
public void add(E element) 只添加元素
public void add(int index,E element) 指定添加元素的位置)
代码如下:
public void add(int index, E element) {
elements[index] = element;
size++;
}
public void add(E element) {
add(size,element);
}
但添加元素存在两种情况
第一种情况:在最后一个元素的后面添加新元素
第二种情况:将元素插入到某个位置（非最后面
第一种情况不需要处理,第二种情况我们需要插入数据的位置后面的元素逐个向前移
特别需要注意的是一定要从后往前移,如果从前往后,后面的元素会被覆盖
考虑第二种情况之后,我们的add方法代码如下
public void add(int index,E element) {
for(int i=size;i>index;i--) {
elements[i]=elements[i-1];
}
elements[index]=element;
size++;
}
3.3.1数组越界
如果add的index的值大于size,程序就会异常,index也应该大于,所以我们在此之前要加个判断
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if(index<0||index>size) {
outOfBounds(index);
}
public void add(int index,E element) {
rngeCheckForAdd(index);
for(int i=size;i>index;i--) {
elements[i]=elements[i-1];
}
elements[index]=element;
size++;
}
3.3.2数组扩容
由于数组elements最大的容量只有10，所以当数组存满元素时，就需要对数组进行扩容。
因为数组是无法动态扩容的，所以需要创建一个新的数组，这个数组的容量要比之前数组的容量大。
然后在将原数组中的元素存放到新数组中，这样就实现了数组的扩容。
private void ensureCapacity() {
// 获取数组当前容量
int oldCapacity = elements.length;
// 如果 当前存储的元素个数 < 当前数组容量, 直接返回
if (size < oldCapacity) return;
// 新数组的容量为原数组容量的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 创建新数组
E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
// 原数组中的元素存储到新数组中
for (int i = 0; i < size; i++) {
newElements[i] = elements[i];
}
// 引用新数组
elements = newElements;
}
public void add(int index,E element) {
// index应该0<index<size
rangeCheckForAdd(index);
// 动态扩容
ensureCapacity(size+1);
//数组元素前移
for(int i=size;i>index;i--) {
elements[i]=elements[i-1];
}
//插入元素
elements[index]=element;
//数组数量+1
size++;
}
3.4 清空元素
在java中,当对象没有指针指向时,就会自动被回收,所以我们只需要将数组的指向元素的指针设置为null,就可以了.
public void clear() {
for(int i=0;i<size;i++) {
elements[i]=null;
}
size=0;
}
3.5删除元素
删除元素的只需要将后面的元素往前移就可以,这里需要注意的是0<=index<size
private void outOfBounds(int index) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:" + size);
}
private void rangeCheck(int index) {
if(index<0||index>=size) {
outOfBounds(index);
}
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
E old=elements[index];
//后面的元素前移
for(int i=index+1;i<size;i++) {
elements[i-1]=elements[i];
}
//一定要先减再清空
elements[--size]=null;
return old;
}
为什么要--size?
数组有5个元素.size为5,而第五个元素的下标是4
所有需要先--然后再设置为null
3.5修改元素
只需找到指定下标,替换就可,同样要注意越界
public E set(int index,E element) {
rangeCheck(index);
E old = elements[index];
elements[index]=element;
return old;
}
3.6查找元素
查询元素，只需要将指定索引的元素返回，注意索引是否越界即可。
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elements[index];
}
3.7 查找元素位置
查找元素存在两种情况,
第一种情况,要查找的元素为null,
第二种情况,要查找的元素不为null
null.equals回报空指针异常
我们分开进行处理,for循环遍历即可
public int indexOf(E element) {
if(element == null) {
for(int i=0;i<size;i++) {
if(elements[i]==null) {
return i;
}
}
}
else {
for(int i=0;i<size;i++) {
if(element.equals(elements[i])) {
return i;
}
}
}
return ELEMENT_NOT_FOUND;
}
3.8 是否包含元素
public boolean contains(E element) {
return indexOf(element)!=ELEMENT_NOT_FOUND;
}
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