（不要小瞧数组）玩转数据结构之数组，手写动态数组（Java）

Posted 2021-12-28 一切随缘～～～

带有泛型类的数组

import java.util.Arrays;

public class Array<E> 
    private E[] data;
    private int size;

    // 传入capacity初始化数组的容量
    public Array(int capacity) 
        // 不能直接实例化泛型类，通过Object强制类型转换
        data =  (E[])new Object[capacity];
        size = 0;
    

    // 无参构造，默认数组初始容量为10
    public Array() 
        this(10);
    

    // 返回数组中的元素个数
    public int getSize() 
        return size;
    

    // 获取数组的容量
    public int getCapacity() 
        return data.length;
    

    // 判断数组是否为空
    public boolean isEmpty() 
        return size == 0;
    

    // 向所有元素后添加一个元素
    public void addLast(E e) 
        /**
         *  if (size == data.length) 
         *      throw new IllegalArgumentException("Array is full.");
         *  
         *  data[size] = e;
         *  size ++ ;
         */
        add(size, e);
    
    // 在所有元素前添加一个元素
    public void addFirst(E e) 
        add(0, e);
    

    // 在第index个位置插入一个新的元素
    public void add(int index, E e) 
        if (size == data.length) 
            throw new IllegalArgumentException("Array is full.");
        

        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Require index >= 0 and index <= size");

        for (int i = size - 1; i >= index; i -- ) 
            data[i + 1] = data[i];
        
        data[index] = e;
        size ++ ;
    

    // 查询数组中是否包含元素e
    public boolean contains(E e) 
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            if (data[i].equals(e))
                return true;
        
        return false;
    

    // 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在，则返回-1
    public int find(E e) 
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            if (data[i].equals(e))
                return i;
        
        return -1;
    

    // 删除指定索引的元素，返回删除的元素
    public E remove(int index) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        E res = data[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i ++ ) 
            data[i - 1] = data[i];
        
        size -- ;
        data[size] = null;
        return res;
    

    // 删除首元素，返回删除的元素
    public E removeFirst() 
        return remove(0);
    

    // 删除尾元素，返回删除的元素
    public E removeLast() 
        return remove(size - 1);
    

    // 删除元素e，若不存在，则饭返回-1
    public void removeElement(E e) 
        int index = find(e);
        if (index != -1)
            remove(index);
    

    // 获取索引位置为index的元素
    public E get(int index) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        return data[index];
    

    // 修改索引位置为index的元素
    public void set(int index, E e) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        data[index] = e;
    

    @Override
    public String toString() 
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\\n", size, data.length));
        res.append("[");
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            res.append(data[i]);
            if (i != size - 1)
                res.append(", ");
        
        res.append("]");
        return res.toString();
    

检验效果

public class Student 
    private String name;
    private double score;

    public Student(String name, double score) 
        this.name = name;
        this.score = score;
    

    public Student() 
    

    @Override
    public String toString() 
        return "Student" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", score=" + score +
                '';
    

    public static void main(String[] args) 
        Array<Student> arr = new Array<>();
        arr.addLast(new Student("张三", 33));
        arr.addLast(new Student("李四", 66));
        arr.addLast(new Student("王五", 88));
        System.out.println(arr);
    

自动扩容的动态数组

扩容的原理：当数组元素的个数大于数组的容载量时，创建一个更大的数组，讲原数组复制到新创建的数组中，将数组的引用指向新的数组，旧的数组会被垃圾回收器回收。

import java.util.Arrays;

public class Array<E> 
    private E[] data;
    private int size;

    // 传入capacity初始化数组的容量
    public Array(int capacity) 
        // 不能直接实例化泛型类，通过Object强制类型转换
        data =  (E[])new Object[capacity];
        size = 0;
    

    // 无参构造，默认数组初始容量为10
    public Array() 
        this(10);
    

    // 返回数组中的元素个数
    public int getSize() 
        return size;
    

    // 获取数组的容量
    public int getCapacity() 
        return data.length;
    

    // 判断数组是否为空
    public boolean isEmpty() 
        return size == 0;
    

    // 向所有元素后添加一个元素
    public void addLast(E e) 
        /**
         *  if (size == data.length) 
         *      throw new IllegalArgumentException("Array is full.");
         *  
         *  data[size] = e;
         *  size ++ ;
         */
        add(size, e);
    

    // 在所有元素前添加一个元素
    public void addFirst(E e) 
        add(0, e);
    

    // 在第index个位置插入一个新的元素
    public void add(int index, E e) 
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Require index >= 0 and index <= size");

        if (size == data.length) 
            // 调用扩容函数
            resize(2 * data.length);
        

        for (int i = size - 1; i >= index; i -- ) 
            data[i + 1] = data[i];
        
        data[index] = e;
        size ++ ;
    

    // 扩容函数
    private void resize(int newCapacity) 
        E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i ++ )
            newData[i] = data[i];
        data = newData;
    

    // 查询数组中是否包含元素e
    public boolean contains(E e) 
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            if (data[i].equals(e))
                return true;
        
        return false;
    

    // 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在，则返回-1
    public int find(E e) 
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            if (data[i].equals(e))
                return i;
        
        return -1;
    

    // 删除指定索引的元素，返回删除的元素
    public E remove(int index) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");

        E res = data[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i ++ ) 
            data[i - 1] = data[i];
        
        size -- ;
        data[size] = null;
        // 当数组中浪费的空间太多时，减小容载量
        if (size == data.length / 2)
            resize(data.length / 2);

        return res;
    

    // 删除首元素，返回删除的元素
    public E removeFirst() 
        return remove(0);
    

    // 删除尾元素，返回删除的元素
    public E removeLast() 
        return remove(size - 1);
    

    // 删除元素e，若不存在，则饭返回-1
    public void removeElement(E e) 
        int index = find(e);
        if (index != -1)
            remove(index);
    

    // 获取索引位置为index的元素
    public E get(int index) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        return data[index];
    

    // 修改索引位置为index的元素
    public void set(int index, E e) 
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        data[index] = e;
    

    @Override
    public String toString() 
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\\n", size, data.length));
        res.append("[");
        for (int i = 0; i < size; i ++ ) 
            res.append(data[i]);
            if (i != size - 1)
                res.append(", ");
        
        res.append("]");
        return res.toString();
    

检验自动扩容

检验自动减容

简单的时间复杂度分析**(按照最坏的情况分析)**

均摊时间复杂度和防止复杂度震荡

均摊复杂度

复杂度震荡

有时候"懒"，但是效率却更好！

改良后的代码

if (size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0)
   	resize(data.length / 2);