浅谈数组和链表

Posted 2020-11-28 huke123

?写在前面：

数组和链表是数据结构中最基础的两种结构,其他的都是由这两者转化而来；
因此，掌握这两种结构至关重要！下面，时光就带大家来学习一下数组和链表；

思维导图：

1，什么是线性表？

线性表是具有相同类型的n（>=0）个数据元素的有限序列（a0,a1,a2,…,an），ai是表项，n是表长度；

那么为什么要提到线性表呢？
因为数组和链表都是线性表的结构，只不过它们的存储方式不一样；
根据存储方式不同，可将线性表分为顺序表和链式表；
线性表是数据结构中的逻辑结构。可以存储在数组上，也可以存储在链表上。
一句话，用数组来存储的线性表就是顺序表。

2，数组和链表

数组：在内存中，是一块连续的内存区域；
链表：是由不连续的内存空间组成；

3，数组和链表的区别

数组优点： 随机访问性强，查找速度快（连续内存空间导致的）；
数组缺点： 插入和删除效率低 可能浪费内存 内存空间要求高，必须有足够的连续内存空间。数组大小固定，不能动态拓展

链表的优点： 插入删除速度快 内存利用率高，不会浪费内存 大小没有固定，拓展很灵活。（每一个数据存储了下一个数据的地址，增删效率高）
链表的缺点：不能随机查找，必须从第一个开始遍历，查找效率低

4，数组和链表的代码实现

说了这么多，让我们用代码来写一个数组和链表。
数组：
1，先写一个实体类DynamicArray；

主要包括属性有数组容量，结点数据和数组长度；

 1package com.java.model;
 2
 3public class DynamicArray {
 4    //动态数组最大容量
 5    public final static int capacity = 100;
 6
 7    //顺序表的结点数据
 8    public int[] data;
 9    //顺序表的长度，用来标识数组中的元素个数
10    public int size;
11
12    //构造函数
13    public DynamicArray(int[] data, int size) {
14        this.data = data;
15        this.size = size;
16    }
17}

 

2，再写数组方法类DynamicArrayDao；

主要包括数组的各种操作方法，插入、查找等；

 1package com.java.dao;
  2
  3import com.java.model.DynamicArray;
  4import static com.java.model.DynamicArray.capacity;
  5
  6public class DynamicArrayDao {
  7
  8    //初始化数组
  9    public DynamicArray Init_Array(){
 10        //数组数据域初始化
 11        int[] data1=new int[capacity];
 12
 13        //DynamicArray初始化
 14        DynamicArray myArray=new DynamicArray(data1,0);
 15
 16        //数组赋值
 17        for(int i=0;i<capacity;i++){
 18            myArray.data[i]=0;
 19        }
 20        return myArray;
 21    }
 22
 23    //插入指定值
 24    public void PushBack_Array(DynamicArray array,int value){
 25        if(array==null){
 26            return;
 27        }
 28        //如果线性表容量小于或等于数组容量
 29        if(array.size==capacity){
 30            return;
 31        }
 32        //插入元素
 33        array.data[array.size]=value;
 34        array.size++;
 35    }
 36
 37    //根据位置删除
 38    public void RemoveByPos_Array(DynamicArray array,int pos){
 39        if (array == null){
 40            return;
 41        }
 42        //判断位置是否有效
 43        if(pos < 0 || pos >= array.size){
 44            return;
 45        }
 46        //删除元素
 47        for (int i = pos; i < array.size -1; i ++){
 48            array.data[i] = array.data[i + 1];
 49        }
 50        array.size--;
 51    }
 52
 53    //查找元素,返回该值第一次出现时对应的下标位置
 54    public int Find_Array(DynamicArray array,int value){
 55        if(array==null){
 56            return -1;
 57        }
 58        //找到该值第一次出现的位置，-1表示没有找到；
 59        int pos=-1;
 60        for(int i=0;i<array.size;i++){
 61            if(array.data[i]==value){
 62                pos=i;
 63                break;
 64            }
 65        }
 66        return pos;
 67    }
 68
 69    //根据位置查找到某个元素
 70    public int At_Array(DynamicArray array,int pos){
 71        if(array==null){
 72            return -1;
 73        }
 74        return array.data[pos];
 75    }
 76
 77    //根据值删除
 78    public void RemoveByValue_Array(DynamicArray array,int value){
 79        if(array==null){
 80            return;
 81        }
 82        //首先找到该值对应的数组下标
 83        int pos=Find_Array(array,value);
 84        //调用根据位置删除的方法
 85        RemoveByPos_Array(array,pos);
 86    }
 87
 88    //打印
 89    public void Print_Array(DynamicArray array){
 90        if(array==null){
 91            return;
 92        }
 93        for(int i=0;i<array.size;i++){
 94            System.out.print(array.data[i]+",");
 95        }
 96    }
 97
 98    //清空数组
 99    public void Clear_Array(DynamicArray array){
100        if(array==null){
101            return;
102        }
103        for(int i=0;i<array.size;i++){
104            array.data[i]=0;
105        }
106        array.size=0;
107    }
108
109    //获得动态数组当前元素个数
110    public int Size_Array(DynamicArray array){
111        if(array==null){
112            return -1;
113        }
114        return array.size;
115    }
116}

 

3，主函数Main；

包括测试各种函数等；

 1package com.java.main;
 2
 3import com.java.dao.DynamicArrayDao;
 4import com.java.model.DynamicArray;
 5import static com.java.model.DynamicArray.capacity;
 6
 7public class DynamicArrayMain {
 8    public static void main(String[] args) {
 9        DynamicArrayDao dynamicArrayDao=new DynamicArrayDao();
10        //初始化动态数组
11        DynamicArray myArray=dynamicArrayDao.Init_Array();
12        System.out.println("初始化动态数组:");
13        //获取容量
14        System.out.println("数组容量:"+capacity);
15        System.out.println("数组实际大小:"+dynamicArrayDao.Size_Array(myArray));
16        //插入元素
17        for(int i=0;i<10;i++){
18            dynamicArrayDao.PushBack_Array(myArray,i);
19        }
20        System.out.println();
21
22        System.out.println("插入元素之后:");
23        //获取容量
24        System.out.println("数组容量:"+capacity);
25        System.out.println("数组实际大小:"+dynamicArrayDao.Size_Array(myArray));
26        System.out.println();
27
28        //打印插入元素
29        System.out.println("打印插入的元素:");
30        dynamicArrayDao.Print_Array(myArray);
31        System.out.println();
32
33        //根据元素位置删除元素
34        dynamicArrayDao.RemoveByPos_Array(myArray,2);
35        //根据元素值删除元素
36        dynamicArrayDao.RemoveByValue_Array(myArray,7);
37        System.out.println();
38
39        //打印删除后的数组
40        System.out.println("打印删除后的元素:");
41        dynamicArrayDao.Print_Array(myArray);
42        System.out.println();
43
44        //查找元素为5的位置
45        System.out.println();
46        System.out.print("元素5的位置为: ");
47        int pos=dynamicArrayDao.Find_Array(myArray,5);
48        System.out.println(pos);
49
50        //查找位置为7的元素值
51        System.out.println();
52        System.out.print("位置为7的元素为: ");
53        int value=dynamicArrayDao.At_Array(myArray,7);
54        System.out.println(value);
55
56        //获取容量
57        System.out.println();
58        System.out.println("此时的数组容量:"+capacity);
59        System.out.println("此时的数组实际大小:"+dynamicArrayDao.Size_Array(myArray));
60        System.out.println();
61    }
62}

 

运行效果：

链表：
1，先建立链表结点以及整个链表的实体类；

这里有两个实体类：
LinkNode是结点，包括结点的数据域和指针域；
LinkList是整个链表，包括头结点以及链表元素个数；

 1package com.java.model;
 2
 3public class LinkNode {
 4    //链表结点的数据域
 5    public Object data;
 6    //链表结点的指针域
 7    public LinkNode next;
 8
 9    public LinkNode() {
10        super();
11        // TODO Auto-generated constructor stub
12    }
13
14    //构造方法
15    public LinkNode(Object data, LinkNode next) {
16        super();
17        this.data = data;
18        this.next = next;
19    }
20
21}

 

 1package com.java.model;
 2
 3public class LinkList {
 4    //链表的头结点
 5    public LinkNode head;
 6    //链表的元素个数
 7    public int size;
 8
 9    public LinkList() {
10        super();
11        // TODO Auto-generated constructor stub
12    }
13
14    ///构造方法
15    public LinkList(LinkNode head, int size) {
16        super();
17        this.head = head;
18        this.size = size;
19    }
20
21}

2，再写链表方法类LinkListDao；

 1package com.java.dao;
 2
 3import com.java.model.LinkList;
 4import com.java.model.LinkNode;
 5
 6public class LinkListDao {
 7    //初始化链表
 8    public LinkList Init_LinkList(){
 9        //设置头结点的指针域和数据域
10        LinkNode node=new LinkNode(0,null);
11        LinkList list=new LinkList(node,0);
12        return list;
13    }
14    //指定位置插入
15    public void Insert_LinkList(LinkList list, int pos, Object data){
16        //判断list是否有效
17        if(list==null){
18            return;
19        }
20        //判断data是否有效
21        if (data==null){
22            return;
23        }
24        //判断位置pos是否有效
25        if (pos<0 || pos>list.size){
26            //在链表的尾部插入
27            pos = list.size;
28        }
29
30        //第一步，创建新的结点，也就是待插入的结点
31        LinkNode newNode=new LinkNode(data,null);
32        //第二步，找到待插入结点前面一个结点pCurrent，并使其等于list的头结点
33        LinkNode pCurrent=list.head;
34        for(int i = 0 ; i < pos ; i++){
35            pCurrent=pCurrent.next;
36        }
37        //第三步，新结点入链表，进行插入操作
38        newNode.next=pCurrent.next;
39        pCurrent.next=newNode;
40        //第四步，链表的size要加1
41        list.size++;
42
43    }
44    //删除指定位置的值
45    public void RemoveByPos_LinkList(LinkList list, int pos){
46        if(list==null){
47            return;
48        }
49        if(pos<0||pos>=list.size){
50            return;
51        }
52        //第一步，找到待删除结点的前面一个结点pCurrent
53        LinkNode pCurrent=list.head;
54        for (int i = 0; i < pos; i++) {
55            pCurrent=pCurrent.next;
56        }
57        //第二步，进行删除操作
58        pCurrent.next=pCurrent.next.next;
59        //第三步，链表的size要减1
60        list.size--;
61    }
62    //获得链表的长度
63    public int Size_LinkList(LinkList list){
64        return list.size;
65    }
66    //查找指定元素的位置
67    public void Find_LinkList(LinkList list, Object data){
68        //注意这里要从头结点的下一个结点开始，因为头结点不存放数据信息
69        LinkNode pCurrent=list.head.next;
70        for (int i = 0; i < list.size; i++) {
71            if(pCurrent.data==data){
72                System.out.print(i+",");
73            }
74            pCurrent=pCurrent.next;
75        }
76    }
77    //返回第一个结点元素的值
78    public Object Front_LinkList(LinkList list){
79        return list.head.next.data;
80    }
81    //打印链表结点
82    public void Print_LinkList(LinkList list){
83        if(list==null){
84            return;
85        }
86        LinkNode pCurrent=list.head.next;
87        for (int i = 0; i < list.size; i++) {
88            System.out.print(pCurrent.data+",");
89            pCurrent=pCurrent.next;
90        }
91    }
92
93}

3，主函数Main；

测试各种方法类；

1package com.java.main;
 2
 3import com.java.dao.LinkListDao;
 4import com.java.model.LinkList;
 5
 6public class LinkListMain {
 7    public static void main(String[] args) {
 8        LinkListDao linkListDao=new LinkListDao();
 9        //创建链表
10        LinkList list=linkListDao.Init_LinkList();
11
12        //数据插入链表
13        linkListDao.Insert_LinkList(list, 0, "A");
14        linkListDao.Insert_LinkList(list, 1, "B");
15        linkListDao.Insert_LinkList(list, 2, "C");
16        linkListDao.Insert_LinkList(list, 3, "D");
17        linkListDao.Insert_LinkList(list, 4, "D");
18
19        //打印链表
20        System.out.println("插入数据之后的链表为:");
21        linkListDao.Print_LinkList(list);
22        System.out.println();
23
24        //删除指定位置的值
25        linkListDao.RemoveByPos_LinkList(list, 2);
26
27        //打印链表
28        System.out.println("删除元素C之后的链表为:");
29        linkListDao.Print_LinkList(list);
30        System.out.println();
31
32        //获得链表长度
33        System.out.println("链表长度为:");
34        System.out.println(linkListDao.Size_LinkList(list));
35
36        //查找值为3的位置
37        System.out.println("值为D的位置为:");
38        linkListDao.Find_LinkList(list, "D");
39        System.out.println();
40
41        //返回第一个结点元素的值
42        System.out.println("第一个结点元素为:");
43        System.out.println(linkListDao.Front_LinkList(list));
44    }
45}

 

运行结果：

文中代码格式是仿照MVC模式写的，建议大家也这样写，比较整齐我感觉。
这次就分享到这里了，后续还有一系列的数据结构的文章哦，请大家期待！

                               右下角点个再看吧！蟹蟹哦~