(java实现)顺序表-ArrayList

Posted 2020-11-16 Virtual的博客

什么是顺序表

顺序表是在计算机内存中以数组的形式保存的线性表，是指用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构。

在使用顺序表存储数据前，会先申请一段连续的内存空间（即数组），然后把数组依次存入内存，中间没有一点空隙。

基本操作

每个数据结构都有集合对数据处理的方法，这能让我们更方便的使用保存在数据结构中的数据。顺序表的基本操作有：增（add)，删(remove)，改(set)，查（find)，插(insert)等。

在这里我们只详细讲解remove 和 insert 操作，其他实现可看下面的源码。

顺序表删除元素

从顺序表中删除指定元素，实现起来非常简单，只需找到目标元素，并将其后续所有元素整体前移 1 个位置即可。

后续元素整体前移一个位置，会直接将目标元素删除，可间接实现删除元素的目的。

例如：从顺序表{1,2,3,4,5}中删除元素3的过程如下

时间复杂度分析：从顺序表中删除元素，最好的情况是删除的元素刚好是最后一个元素，这时候不需要移动元素，只需要把顺序表的size-1即可,时间复杂度是O(1)。最坏的情况是删除的元素刚好是第一个元素，这个时候就需要后面的元素全部向前移动一位，同时size-1,时间复杂度是O(N)。我们分析时间复杂度的原则是分析最坏情况，这样才有意义。因此删除操作的时间复杂度为O(N)。

顺序表插入元素

向已有顺序表中插入数据元素，根据插入位置的不同，可分为以下 3 种情况：

1. 插入到顺序表的表头；
2. 在表的中间位置插入元素；
3. 尾随顺序表中已有元素，作为顺序表中的最后一个元素；

虽然数据元素插入顺序表中的位置有所不同，但是都使用的是同一种方式去解决，即：通过遍历，找到数据元素要插入的位置，然后做如下两步工作：

• 将要插入位置元素以及后续的元素整体向后移动一个位置；
• 将元素放到腾出来的位置上；

例如，在 {1,2,3,4,5} 的第 3 个位置上插入元素 6，实现过程如下：

时间复杂度分析同删除元素一样，均为O(N).

顺序表的优劣和应用情形

优势

• 因为数据在数组中按顺序存储，可以通过数组下标直接访问，因此顺序表查找定位元素很快

劣势

• 插入和删除元素需要大量的操作
• 因为数组在声明时需要确定长度，因此顺序表的长度是确定的。若需要扩大顺序表长度，有需要大量的操作，不够灵活。（将该数组copy到另外一个数组）
• 由于数据大小的不可测性，有时会浪费掉大量的空间

应用情形

• 总而言之，顺序表适用于那些不需要对数据进行大量改动的结构

源码实现（java)

public class MyArrayList<AnyType> {
    public int AMOUNT=10;//初始长度
    public static int index;//表位置
    AnyType[] myList;
    public MyArrayList(){
        initList();
    }
    
    //初始化顺序表
    public void initList(){
        myList=(AnyType[])new Object[AMOUNT];
        index=0;
    }
    
    //判断顺序表是否为空
    public boolean listEmpty(){
        if(index==0){
            return true;
        }
        return true;
    }
    
    //清空顺序表
    public boolean clearList(){
        myList=null;
        index=0;
        return true;
    }
    
    //返回i位置的元素
    public AnyType get(int i){
        if(i<0||i>=index){
            throw  new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        return myList[i];
    }
    
    //在i位置加入元素，即插入操作，这里我没有用insert命名
    public void add(int i,AnyType a){
        if(i<0||i>index){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        if (i==index){
            largeList();
        }
        for(int k=index;k>i;k--){
            myList[k]=myList[k-1];
        }
        myList[i]=a;
        index++;
    }
    
    //在结尾增添元素a
    public void add(AnyType a){
        add(index,a);
    }
    
    //为i位置元素重新赋值
    public AnyType set(AnyType a,int i){
        if(i<0||i>=index){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        AnyType old=myList[i];
        myList[i]=a;
        return old;
    }
    
    //打印遍历顺序表
    public void print(){
        String s="[";
        for(int i=0;i<index;i++){
            s=s+myList[i];
            s=s+" ,";
        }
        System.out.println(s);
    }
    
    //查找a元素是否在表中，返回位置，没有返回0
    public int locateElem(AnyType a){
        for(int i=0;i<index;i++){
            if(a==myList[i]){
                return i+1;
            }
        }
        return 0;
    }
    
    //返回表长
    public int length(){
        return index;
    }
    
    //删除i位置元素
    public AnyType delete(int i){
        if(i<0||i>=index){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        AnyType old=myList[i];
        for(int k=i;k<index;k++){
            myList[k]=myList[k+1];
        }
        index--;
        return old;
    }
    
    //扩大表的最大长度
    public void largeList(){
        AnyType[] newList=(AnyType[])new Object[2*length()+1];
        for(int i=0;i<index;i++){
            newList[i]=myList[i];
        }
        myList=newList;
    }

}