数据结构之数组

Posted 2021-03-11 xzhm

 

　　采用Java代码描述

一、时间复杂度和空间复杂度

　　我们通常说到的时间复杂度是指渐进时间复杂度，其定义为：

　　若存在函数f(n),当，其中C是不为零的常数，则称f(n)是T(n)的同数量级函数。记作T(n)=O(f(n)),则称O(f(n))为算法的渐进时间复杂度，简称时间复杂度。

　　先记住如下常见的时间复杂度之间的关系：O(1) < O(logn) < O(n) <  O(nlogn) < O(n²)。

　　简单的说，时间复杂度是执行算法所需要的时间成本，空间复杂度是执行算法所需要的空间成本。同理，空间复杂度的计算公式记作：S(n)=O(f(n))，n为问题的规模。递归算法的空间复杂度和递归深度成正比。

 

二、数组

　　数组的特点：

　　1、数组中的每个元素都有自己的下标，下标从0开始，到数组长度-1结束；

　　2、数组中的值在内存中顺序存储；

　　下面就是我自己写的数组的增删改查以及扩容，打印操作的代码：

 

package dataStructure.MyArray;

public class MyArray {
    private int[] array;
    private int size;
    
    //构造方法
    public MyArray(int capacity) {
        this.array = new int[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 
     * @Description 向数组中增加元素
     * @param element 增加的元素的值
     * @param index   要在哪个位置增加元素
     */
    public void insert(int index, int element) {
        // 判断要插入的元素的下标是否合法
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("输入的下标不合法");
        }

        // 判断已有的元素个数是否达到数组容量的最大值，如果达到，则进行扩容
        if (size >= array.length) {
            reNewArray();
        }

        // 进行插入操作，将要插入位置的右边的元素全部向后移动一个位置。
        // 如果从插入位置开始移动，会覆盖掉右边的值，
        //所以只能从最后一个元素开始，从右往左逐个的向后移动一个位置
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            array[i + 1] = array[i];
        }

        array[index] = element;
        // 添加成功以后要改变数组的总个数
        size++;
    }

    /**
     * 
     * @Description 删除数组中指定位置的元素
     * @param index    要删除元素的下标
     * @return 返回要删除的元素的值
     */
    public int delete(int index) {
        // 判断要删除的元素的下标是否合法
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("输入的下标不合法");
        }
        
        //这里要先把要删除的元素的值取出来，
        //注意不能直接返回，不然会提前结束调用
        int element = array[index];
        //然后将该值之后的元素往左移动一位，
        //来覆盖掉这个值，达到删除效果
        for(int i = index; i < size - 1; i++) {
            array[i] = array[i+1];
        }
        
        //删除之后将数组的个数减1
        size--;
        return element;
    }
    
    /**
     * 
     * @Description    更改数组中某个位置的值
     * @param index    要改的位置
     * @param element 要改成多少值
     * 这个方法其实可以不需要，为了美观才写的
     */
    public void update(int index, int element) {
        array[index] = element;
    }
    
    /**
     * 
     * @Description 查询数组中某个位置的值
     * @param index    要查询的位置
     * @return 返回要查询的位置的值
     */
    public int getData(int index) {
        return array[index];
    }

    /**
     * 
     * @Description 扩容的方法reNewArray(),扩容为原来的两倍
     */
    public void reNewArray() {
        int[] newArray = new int[array.length * 2];
        // 调用arraycopy()方法将原来的数组元素复制到新的数组中
        System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, array.length);
        // 将新的数组的引用赋值给原来的数组
        array = newArray;
    }
    
    /**
     * 
     * @Description 打印数组中得每个元素得值
     */
    public void printArray() {
        for(int i = 0; i < size; i++) {
            if(i == size - 1) {
                System.out.println(array[i] + ";");
            }else {
                System.out.print(array[i] + "、");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray(4);
        //数组中的下标从0开始
        myArray.insert(0,8);
        myArray.insert(1,9);
        myArray.insert(2,5);
        myArray.insert(3,6);
        //别忘了我们有一个扩容操作
        myArray.insert(4,1);
        myArray.insert(5,7);
        myArray.printArray();
        //看看删除两个同一下标得元素值是否一样
        int delete1 = myArray.delete(3);
        System.out.println(delete1);
        int delete2 = myArray.delete(3);
        System.out.println(delete2);
        //再看看现在下标为3得位置的值是多少
        System.out.println(myArray.getData(3));
        //更改其下标为3的值，再看看值是多少
        myArray.update(3, 10);
        System.out.println(myArray.getData(3));
        myArray.printArray();

        
    }
}

 

 

　　由代码量也可以看出，数组的查和改操作非常简单，一般都不用封装成方法。

　　也正是因为如此， 适合使用数组的场景是：读操作多、写操作少的场景。

 

　　下面来分析数组操作的时间复杂度。

　　插入操作：数组扩容和移动元素都只有一层for循环，所以其时间复杂度为O(n)，综合起来是O(n);

　　删除操作、打印操作：也只有一层for循环，时间也复杂度是O(n);

　　查和改操作：没有循环，时间复杂度为O(1);

 

以上就是本期数据结构的全部内容了，欢迎大家查看交流。

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