02_数据结构与算法之数组

Posted 2021-09-23 格子衫111

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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02_数据结构与算法之数组相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1、什么是数组

数组（Array）是有限个相同类型的变量所组成的有序集合，数组中的每一个变量被称为元素。数组是最为简单、最为常用的数据结构。

数组下标从零开始(Why)

2、存储原理

数组用一组连续的内存空间来存储一组具有相同类型的数据

(模拟内存存储)
灰色格子：被使用的内存
橙色格子：空闲的内存
红色格子：数组占用的内存
数组可以根据下标随机访问数据
比如一个整型数据 int[] 长度为5

假设首地址是：1000
int是4字节（32位）,实际内存存储是位
随机元素寻址
a[i]_address=a[0]_address+i*4
该公式解释了三个方面

连续性分配
相同的类型
下标从0开始

3、操作

1）读取元素

根据下标读取元素的方式叫作随机读取

int n=nums[2]

2）更新元素

nums[3]= 10;

注意不要数组越界
读取和更新都可以随机访问，时间复杂度为O(1)

3）插入元素

有三种情况：

尾部插入
在数据的实际元素数量小于数组长度的情况下：
直接把插入的元素放在数组尾部的空闲位置即可，等同于更新元素的操作
中间插入
在数据的实际元素数量小于数组长度的情况下：
由于数组的每一个元素都有其固定下标，所以首先把插入位置及后面的元素向后移动，腾出地方，再把要插入的元素放到对应的数组位置上。
超范围插入
假如现在有一个数组，已经装满了元素，这时还想插入一个新元素，或者插入位置是越界的
这时就要对原数组进行扩容：可以创建一个新数组，长度是旧数组的2倍，再把旧数组中的元素统统复制过去，这样就实现了数组的扩容。

int[] numsNew=new int[nums.length*2]; 
System.arraycopy(nums,0,numsNew,0,nums.length); // 原数组就丢掉了，资源浪费 
nums=numsNew;

4) 删除元素

数组的删除操作和插入操作的过程相反，如果删除的元素位于数组中间，其后的元素都需要向前挪动1位。

for(int i=p;i<nums.length;i++){ 
	nums[i-1]=nums[i]; 
}

完整代码：

public class ArrayDemo {
    int[] nums = new int[8];

    public ArrayDemo() {
        nums[0] = 3;
        nums[1] = 1;
        nums[2] = 2;
        nums[3] = 5;
        nums[4] = 4;
        nums[5] = 9;
    }

    //读取元素
    public int get(int i) {
        return nums[i];
    }

    //更新元素
    public void update(int i, int n) {
        nums[i] = n;
    }

    //插入元素: 尾部插入
    public void insertTail(int n) {
        nums[6] = n;
    }

    //插入元素: 中间插入
    public void insertMiddle(int p, int n) {
        for (int i = nums.length-1; i >= p-1; i--) {
            //能取得值
            if (nums[i] != 0) {
                 nums[i+1]=nums[i];
            }
        }
        nums[p-1]=n;
    }

    /**
     * 旧数组复制到新数组
     */
    public void resize(){
        int[] numsNew=new int[nums.length*2];
        System.arraycopy(nums,0,numsNew,0,nums.length);
        nums=numsNew;
    }

    //插入元素: 超范围插入
    public void insertOutOfBounds(int p,int n){
        //数组扩容
        resize();
        nums[p-1]=n;
    }
    
    //删除元素
    public void deleteMiddle(int p){
        for(int i=p;i<nums.length;i++){
            nums[i-1]=nums[i];
        }
    }
    
    //遍历元素
    public void display() {
        for (int n : nums) {
            System.out.println(n);
        }
    }
    
    //倒叙遍历
    public void display2() {
        for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
            System.out.println(nums[i]);
        }
    }
    
    //测试方法
    public static void main(String[] args) {
        ArrayDemo demo = new ArrayDemo();
        demo.deleteMiddle(3);
        demo.display();
    }
}