数据结构_数组

Posted 2020-12-28 zhenghengbin

数组基本知识

数组对于每一门编程语言来说都是重要的数据结构之一，当然不同语言对数组的实现及处理也不尽相同。
Java语言中提供的数组是用来存储固定大小的同类型元素。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 定义一个数组，保存五名学生的成绩
        int[] scores = { 78, 93, 97, 84, 63 };

        // 输出数组中的第二个成绩
        System.out.println("数组中的第2个成绩为：" + scores[1]);
    }

}

数组的基本使用

1、 声明数组

语法： 数据类型[ ] 数组名；

或者 数据类型 数组名[ ]；

其中，数组名可以是任意合法的变量名，如：

2、 分配空间

简单地说，就是指定数组中最多可存储多少个元素

语法： 数组名 = new 数据类型 [ 数组长度 ];

其中，数组长度就是数组中能存放元素的个数，如：

话说，我们也可以将上面的两个步骤合并，在声明数组的同时为它分配空间，如：

3、 赋值

分配空间后就可以向数组中放数据了，数组中元素都是通过下标来访问的，例如向 scores 数组中存放学生成绩

4、 处理数组中数据

我们可以对赋值后的数组进行操作和处理，如获取并输出数组中元素的值

在 Java 中还提供了另外一种直接创建数组的方式，它将声明数组、分配空间和赋值合并完成，如

它等价于：

使用循环操作 Java 中的数组

public static void main(String[] args) {

        // 定义一个数组，保存五名学生的成绩
        int[] scores = { 78, 93, 97, 84, 63 };

        //for循环打印
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
            System.out.print(scores[i]+"  ");
        }
        System.out.println();
        //foreach打印
        //foreach是for语句的特殊简化版本，在遍历数组、集合时， foreach更简单便捷。
        //for(元素类型  变量：遍历对象){
        //执行的代码
        //}
        for (int i : scores) {
            System.out.print(i+"  ");
        }
    }

执行结果
78 93 97 84 63
78 93 97 84 63

编程练习

package com.zhb;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] nums = new int[] { 61, 23, 4, 74, 13, 148, 20 };

        int max = nums[0]; // 假定最大值为数组中的第一个元素
        int min = nums[0]; // 假定最小值为数组中的第一个元素
        double sum = 0;// 累加值
        double avg = 0;// 平均值

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) { // 循环遍历数组中的元素
            // 如果当前值大于max，则替换max的值

            if(nums[i]> max){
                max = nums[i];
            }

            // 如果当前值小于min，则替换min的值
            if(nums[i]< min){
                min = nums[i];
            }


            // 累加求和
            sum+=nums[i];

        }

        // 求平均值

        avg = sum/nums.length;
        System.out.println("数组中的最大值：" + max);
        System.out.println("数组中的最小值：" + min);
        System.out.println("数组中的平均值：" + avg);
    }

}

输出结果
数组中的最大值：148
数组中的最小值：4
数组中的平均值：49.0

使用 Arrays 类操作 Java 中的数组

Arrays 类是 Java 中提供的一个工具类，在 java.util 包中。该类中包含了一些方法用来直接操作数组，比如可直接实现数组的排序、搜索等.

package com.zhb;

import java.util.Arrays;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 定义一个字符串数组
        String[] hobbys = { "sports", "game", "movie" };
        
        // 使用Arrays类的sort()方法对数组进行排序
        Arrays.sort(hobbys);    
        
        // 使用Arrays类的toString()方法将数组转换为字符串并输出
        System.out.println( Arrays.toString(hobbys) );
    }

}

执行结果
[game, movie, sports]

构建动态数组

其实，这里就是类似模拟实现ArrayList类的实现。这里只是简化了部分。主要是代码

首先我们先构建一个int类型的动态数组

• 这里默认容量为10和ArrayList一致，这也告诉我们ArrayList默认容量为10，其中阿里规约提到，使用集合时，要指定集合初始值大小

/**
 * 动态int数组
 *
 * @author: curry
 * @Date: 2018/8/2
 */
public class Array {

    private int[] data;

    private int size;

    /**
     * 构造函数。传入数组的容量capacity构造Array
     *
     * @param capacity
     */
    public Array(int capacity) {
        data = new int[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 无参构造函数，默认容量为10
     */
    public Array() {
        this(10);
    }

    /**
     * 获取数组中的元素个数
     *
     * @return
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 获取数组容量
     *
     * @return
     */
    public int getCapacity() {
        return data.length;
    }

    /**
     * 返回数组是否为空
     *
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 向数组最后添加元素
     *
     * @param e
     */
    public void addLast(int e) {
        add(size, e);
    }

    /**
     * 向数组最后增加一个元素
     *
     * @param e
     */
    public void addFirst(int e) {
        add(0, e);
    }

    /**
     * 向index位置增加元素e
     *
     * @param index
     * @param e
     */
    public void add(int index, int e) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        //判断容量是否超出
        if (size == data.length) {
            throw new IllegalArgumentException("Array is full");
        }

        //将index后面的值进行后移
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        //赋值到index 位置
        data[index] = e;

        size++;

    }

    /**
     * 获取index索引位置的值
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int get(int index) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        return data[index];
    }

    public void set(int index, int e) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        data[index] = e;
    }

    /**
     * 查找数组中的是否有元素
     *
     * @param e
     * @return
     */
    public boolean contains(int e) {

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i] == e) {
                return true;
            }
        }

        return false;

    }

    /**
     * 查找数组中元素e所在的索引
     *
     * @param e
     * @return
     */
    public int find(int e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i] == e) {
                return i;
            }
        }

        return -1;
    }

    /**
     * 删除索引为index的值
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int remove(int index) {


        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }

        int ret = data[index];

        for (int i = index; i < size; i++) {
            data[i] = data[i + 1];
        }
        size--;
        return ret;
    }

    /**
     * 删除第一个元素
     *
     * @return
     */
    public int removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    /**
     * 删除最后一个元素
     *
     * @return
     */
    public int removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    /**
     * 删除数组中的元素
     *
     * @param e
     */
    public void removeElement(int e) {
        int index = find(e);

        if (index != -1) {
            remove(index);
        }

    }

    @Override
    public String toString() {

        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d
", 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();
    }


}

修改上面的代码，加入泛型

• 注意：这里增加了resize方法，用于扩容，因为底层还是数组实现的，所以当数组的长度不够的时候，需要扩容，这里扩容为原先长度的2倍。ArrayList中为1.5倍

/**
 * 使用泛型
 *
 * @author: curry
 * @Date: 2018/8/2
 */
public class Array1<E> {

    private E[] data;

    private int size;

    /**
     * 构造函数。传入数组的容量capacity构造Array
     *
     * @param capacity
     */
    public Array1(int capacity) {
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 无参构造函数，默认容量为10
     */
    public Array1() {
        this(10);
    }

    /**
     * 获取数组中的元素个数
     *
     * @return
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 获取数组容量
     *
     * @return
     */
    public int getCapacity() {
        return data.length;
    }

    /**
     * 返回数组是否为空
     *
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 向数组最后添加元素
     *
     * @param e
     */
    public void addLast(E e) {
        add(size, e);
    }

    /**
     * 向数组最后增加一个元素
     *
     * @param e
     */
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    /**
     * 向index位置增加元素e
     *
     * @param index
     * @param e
     */
    public void add(int index, E e) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        //判断容量是否超出
        if (size == data.length) {
            resize(2 * data.length);
        }

        //将index后面的值进行后移
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        //赋值到index 位置
        data[index] = e;

        size++;

    }

    /**
     * 获取index索引位置的值
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(int index) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        return data[index];
    }

    public void set(int index, E e) {
        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }
        data[index] = e;
    }

    /**
     * 查找数组中的是否有元素
     *
     * @param e
     * @return
     */
    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
     *
     * @param e
     * @return
     */
    public int find(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return i;
            }
        }

        return -1;
    }

    /**
     * 删除索引为index的值
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index) {


        // 判断index 是否合法
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("index is error");
        }

        E ret = data[index];

        for (int i = index; i < size; i++) {
            data[i] = data[i + 1];
        }

        size--;
        data[size] = null;
        return ret;
    }

    /**
     * 删除第一个元素
     *
     * @return
     */
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    /**
     * 删除最后一个元素
     *
     * @return
     */
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    /**
     * 删除数组中的元素
     *
     * @param e
     */
    public void removeElement(E e) {
        int index = find(e);

        if (index != -1) {
            remove(index);
        }

    }

    @Override
    public String toString() {

        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d
", 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();
    }

    /**
     * 扩容
     *
     * @param newCapacity
     */
    private void resize(int newCapacity) {
        E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];

        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            newData[i] = data[i];
        }

        data = newData;
    }


}

其实，这里写的动态数组，也是在实现一个简单的ArrayList类。