java线性表之顺序表实现

Posted 2020-07-08 咕咚萌西

仿照arrayList写了一个简化版的线性表,主要为了用来研究arrayList在实现什么操作的情况下比较节省性能,楼主文采很差,直接上代码.

import java.util.Arrays;

public class SequenceList<T> {
	private final int DEFAULT_SIZE = 16;
	// 保存数组的长度
	private int capacity;
	// 定义一个数组用于保存顺序线性表的元素
	private Object[] elementData;
	// 保存顺序表中元素的当前个数
	private int size = 0;

	// 以默认数组长度创建空顺序线性表
	public SequenceList() {
		capacity = DEFAULT_SIZE;
		elementData = new Object[capacity];
	}

	// 以一个初始化元素创建顺序线性表
	public SequenceList(T element) {
		this();
		elementData[0] = element;
		size++;
	}

	/**
	 * 以指定长度的数组来创建顺序线性表
	 * 
	 * @param element
	 *            指定顺序线性表中第一个元素
	 * @param initSize
	 *            指定顺序线性表底层数组的长度
	 */
	public SequenceList(T element, int initSize) {
		capacity = 1;
		// 把capacity设为大于initSize的最小的2的n次方
		while (capacity < initSize) {
			capacity <<= 1;
		}
		elementData = new Object[capacity];
		elementData[0] = element;
		size++;
	}

	// 获取顺序线性表的大小
	public int length() {
		return size;
	}

	// 获取顺序线性表中索引为i处的元素
	public T get(int i) {
		if (i < 0 || i > size - 1) {
			throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
		}
		return (T) elementData[i];
	}

	// 查找顺序线性表中指定元素的索引
	public int locate(T element) {
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (elementData[i].equals(element)) {
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}

	// 向顺序线性表的指定位置插入一个元素
	public void insert(T element, int index) {
		if (index < 0 || index > size) {
			throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
		}
		ensureCapacity(size + 1);
		// 将指定索引处之后的所有元素向后移动一格
		System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
		elementData[index] = element;
		size++;
	}

	// 在线性顺序表的开始处添加一个元素
	public void add(T element) {
		insert(element, size);
	}

	// 很麻烦，而且性能很差
	private void ensureCapacity(int minCapacity) {
		// 如果数组的原有长度小于目前所需的长度
		if (minCapacity > capacity) {
			// 不断地将capacity * 2，直到capacity大于minCapacity
			while (capacity < minCapacity) {
				capacity <<= 1;
			}
			elementData = Arrays.copyOf(elementData, capacity);
		}
	}

	// 删除顺序线性表中指定索引处的元素
	public T delete(int index) {
		if (index < 0 || index > size - 1) {
			throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
		}
		T oldValue = (T) elementData[index];
		int numMoved = size - index - 1;
		if (numMoved > 0) {
			System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved);
		}
		// 清空最后一个元素
		elementData[--size] = null;
		return oldValue;
	}

	// 删除顺序线性表中最后一个元素
	public T remove() {
		return delete(size - 1);
	}

	// 判断顺序线性表是否为空表
	public boolean empty() {
		return size == 0;
	}

	// 清空线性表
	public void clear() {
		// 将底层数组所有元素赋为null
		Arrays.fill(elementData, null);
		size = 0;
	}

	public String toString() {
		if (size == 0) {
			return "[]";
		} else {
			StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				sb.append(elementData[i].toString() + ", ");
			}
			int len = sb.length();
			return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
		}
	}
}

顺序表使用数组储存数据,所以对于随机的访问有很好的性能支持,不管是访问线性表上的哪一个元素都可以直接使用elementData[i]直接得到,但是对于添加元素会很消耗性能,主要是在随机插入元素的时候可能要将后面的元素整体向后移一位,还有数组长度不够的时候需要创建原数组2倍的新数组然后将数据整体搬家到新数组,然后释放掉原数组这两点上非常消耗性能,所以arrayList的使用通常是没有复杂的插入操作,更多的是对数据的取操作,而LinkedList(链表)在这些使用方面正好相反.