数据结构Java实现01----线性表与顺序表
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构Java实现01----线性表与顺序表相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、线性结构：
如果一个数据元素序列满足：
（1）除第一个和最后一个数据元素外，每个数据元素只有一个前驱数据元素和一个后继数据元素；
（2）第一个数据元素没有前驱数据元素；
（3）最后一个数据元素没有后继数据元素。
则称这样的数据结构为线性结构。
二、线性表抽象数据类型：
1、线性表抽象数据类型的概念：
线性表抽象数据类型主要包括两个方面：既数据集合和该数据集合上的操作集合。
数据集合：
可以表示为a0,a1,a2,...an-1,每个数据元素的数据类型可以是任意的类型。
操作集合包括如下：
1.插入
2.查找
3.删除
4.判断是否为空
5.求元素个数
2、设计线性表抽象数据类型的Java接口：
代码如下：
1 package com.myutil.list; 2 3 public interface List { 4 //插入元素 5 public void insert(int index,Object obj) throws Exception; 6 //重载插入方法 7 public void insert(Object obj) throws Exception; 8 //获取指定位置的元素 9 public Object get(int index) throws Exception; 10 //删除元素 11 public void delete(int index) throws Exception; 12 //获得线性表长度 13 public int size(); 14 //判断线性表是否为空 15 public boolean isEmpty(); 16 }
然后我们让子类去实现这个接口就行了。
三、顺序表：（在物理存储结构上连续，大小固定）
1、顺序表的概念：
计算机有两种基本的存储结构（物理存储结构）：顺序结构、离散结构。使用顺序结构实现的线性表称为顺序表。如下图所示：
Java内存中，栈内存和堆内存占了很大一部分空间：栈内存的存储是顺序结构，堆内存的存储是离散结构。
2、设计顺序表类：
我们在上面第二段的List接口基础之上，设计一个顺序表：
（1）List.java:（线性表，和上面的第二段中代码一样）
1 package com.myutil.list; 2 3 public interface List { 4 //插入元素 5 public void insert(int index,Object obj) throws Exception; 6 //重载插入方法 7 public void insert(Object obj) throws Exception; 8 //获取指定位置的元素 9 public Object get(int index) throws Exception; 10 //删除元素 11 public void delete(int index) throws Exception; 12 //获得线性表长度 13 public int size(); 14 //判断线性表是否为空 15 public boolean isEmpty(); 16 }
（2）SequentailList.java:（核心代码）
1 package com.myutil.list; 2 3 //SequentialList:顺序表 4 5 public class SequentialList implements List { 6 7 //默认的顺序表的最大长度 8 private final int defaultSize = 10; 9 //最大长度 10 private int maxSize; 11 //当前长度 12 private int size; 13 //对象数组 14 Object[] listArray; 15 16 17 public SequentialList() { 18 init(defaultSize); 19 } 20 21 public SequentialList(int size) { 22 init(size); 23 } 24 25 //顺序表的初始化方法(建立顺序表) 26 private void init(int size) { 27 maxSize = size; 28 this.size = 0; 29 listArray = new Object[size]; 30 } 31 32 @Override 33 public void insert(int index, Object obj) throws Exception { 34 //如果当前线性表已满，那就不允许插入数据 35 if (size == maxSize) { 36 throw new Exception("顺序表已满，无法插入！"); 37 } 38 //插入位置编号是否合法 39 if (index < 0 || index > size) { 40 throw new Exception("参数错误！"); 41 } 42 //移动元素 43 for (int j = size - 1; j >= index; j--) { 44 listArray[j + 1] = listArray[j]; 45 } 46 47 listArray[index] = obj; //不管当前线性表的size是否为零，这句话都能正常执行，即都能正常插入 48 size++; 49 } 50 51 @Override 52 public void insert(Object obj) throws Exception { 53 insert(size, obj); 54 } 55 56 @Override 57 public Object get(int index) throws Exception { 58 if (index < 0 || index >= size) { 59 throw new Exception("参数错误！"); 60 } 61 return listArray[index]; 62 } 63 64 @Override 65 public void delete(int index) throws Exception { 66 if (isEmpty()) { 67 throw new Exception("顺序表为空，无法删除！"); 68 } 69 if (index < 0 || index > size - 1) { 70 throw new Exception("参数错误！"); 71 } 72 //移动元素 73 for (int j = index; j < size - 1; j++) { 74 listArray[j] = listArray[j + 1]; 75 } 76 size--; 77 } 78 79 @Override 80 public int size() { 81 return size; 82 } 83 84 85 @Override 86 public boolean isEmpty() { 87 return size == 0; 88 } 89 }
我们来看一下第54行的插入操作insert()方法：如果需要在index位置插入一个数据，那么index后面的元素就要整体往后移动一位。这里面需要特别注意的是：
插入操作：移动元素时，要从后往前操作，不能从前往后操作，不然元素会被覆盖的。
删除元素：移动元素时，要从前往后操作。
（3）测试类：
1 package com.myutil.list; 2 3 public class Test { 4 5 public static void main(String[] args) { 6 7 SequentialList list = new SequentialList(20); 8 9 try { 10 list.insert(0, 100); 11 list.insert(0, 50); 12 list.insert(1, 20); 13 list.insert(60); 14 15 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 16 System.out.println("第" + i + "个数为" + list.get(i)); 17 } 18 19 } catch (Exception e) { 20 e.printStackTrace(); 21 } 22 } 23 }
我们要注意插入的规则是什么，不然会觉得这个顺序表打印输出的顺序很奇怪。
运行效果：
第0个数为50
第1个数为20
第2个数为100
第3个数为60
3、顺序表效率分析：
- 顺序表插入和删除一个元素的时间复杂度为O(n)。
- 顺序表支持随机访问，顺序表读取一个元素的时间复杂度为O(1)。因为我们是可以通过下标直接访问的，所以时间复杂度是固定的，和问题规模无关。
4、顺序表的优缺点：
- 顺序表的优点是：支持随机访问；空间利用率高（连续分配，不存在空间浪费）。
- 顺序表的缺点是：大小固定（一开始就要固定顺序表的最大长度）；插入和删除元素需要移动大量的数据。
5、顺序表的应用：
设计一个顺序表，可以保存100个学生的资料，保存以下三个学生的资料，并打印输出。
代码实现：
(1)List.java:
和上面的代码保持不变
(2)SequentailList.java:
和上面的代码保持不变
(3)Students.java:学生类
1 package com.myutil.list.use; 2 3 //学生类 4 public class Students { 5 6 private String id;// 学号 7 private String name;// 姓名 8 private String gender;// 性别 9 private int age;// 年龄 10 11 public Students() { 12 13 } 14 15 public Students(String sid, String name, String gender, int age) { 16 this.id = sid; 17 this.name = name; 18 this.gender = gender; 19 this.age = age; 20 } 21 22 23 public String getId() { 24 return id; 25 } 26 27 public void setId(String id) { 28 this.id = id; 29 } 30 31 public String getName() { 32 return name; 33 } 34 35 public void setName(String name) { 36 this.name = name; 37 } 38 39 public String getGender() { 40 return gender; 41 } 42 43 public void setGender(String gender) { 44 this.gender = gender; 45 } 46 47 public int getAge() { 48 return age; 49 } 50 51 public void setAge(int age) { 52 this.age = age; 53 } 54 55 public String toString() { 56 return "学号：" + this.getId() + " 姓名：" + this.getName() + " 性别：" + this.getGender() + " 年龄:" + this.getAge(); 57 } 58 59 }
(4)Test.java:
1 package com.myutil.list.use; 2 3 import com.myutil.list.SequentialList; 4 5 public class Test { 6 7 /** 8 * @param args 9 */ 10 public static void main(String[] args) { 11 SequentialList list = new SequentialList(100); 12 13 try { 14 list.insert(list.size(), new Students("S0001", "张三", "男", 18)); //第一个参数list.size代表的是：我每次都是在顺序表的最后一个位置（当前线性表的长度的位置）进行插入操作。这一行里，size是等于0 15 list.insert(new Students("S0002", "李四", "男", 19)); 16 list.insert(list.size(), new Students("S0003", "王五", "女", 21)); 17 list.insert(new Students("S0004","赵六","女",20)); 18 19 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 20 System.out.println(list.get(i)); 21 } 22 23 } catch (Exception ex) { 24 ex.printStackTrace(); 25 } 26 } 27 28 }
注意第11行的注释：第一个参数list.size代表的是：我每次都是在顺序表的最后一个位置（当前线性表的长度的位置）进行插入操作；这样的话，遍历时才是按照张三、李四、王五的顺序进行输出的。
运行效果：
学号：S0001 姓名：张三 性别：男 年龄:18 学号：S0002 姓名：李四 性别：男 年龄:19 学号：S0003 姓名：王五 性别：女 年龄:21 学号：S0004 姓名：赵六 性别：女 年龄:20
本文参考博客:http://www.cnblogs.com/smyhvae/p/4758808.html，并加入自己的一点改动，后续还会有优化改动，例如加入泛型等。。。。。。
以上是关于数据结构Java实现01----线性表与顺序表的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章