一、什么是数据结构？
数据结构是计算机存储、组织数据的方式。
在实际应用中，根据使用场景来选择最合适的数据结构
二、线性表
线性表是具有n个相同类型元素的有限序列(n >= 0)
- 是首节点(首元素)，是尾结点(尾元素)
- 是的前驱，是的后继
常见的线性表有：
- 数组
- 链表
- 栈
- 队列
- 哈希表（散列表）
三、数组
数组是一种顺序存储的线性表，所有元素的内存地址是连续的
四、动态数组（Dynamic Array）
1、接口设计
int size(); // 元素的数量
boolean isEmpty(); // 是否为空
boolean contains(E element); // 是否包含某个元素
void add(E element); // 添加元素到最后面
E get(int index); // 返回index位置对应的元素
E set(int index, E element); // 设置index位置的元素
void add(int index, E element); // 往index位置添加元素
E remove(int index); // 删除index位置对应的元素
int indexOf(E element); // 查看元素的位置
void clear(); // 清除所有元素
2、成员变量和构造方法
动态数组应该有2个主要的成员变量size和elements：
/**
* 元素的数量
*/
private int size;
/**
* 所有的元素
*/
private E[] elements;
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
public ArrayList(int capaticy) {
capaticy = (capaticy < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capaticy;
elements = (E[]) new Object[capaticy];
}
public ArrayList() {
this(DEFAULT_CAPACITY);
}
3、size、clear和isEmpty的实现
/**
* 元素的数量
* @return
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 清除所有元素
*/
public void clear() {
for (int i = 0; i < size; i++) {
elements[i] = null;
}
size = 0;
}
4、容错方法实现
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
outOfBounds(index);
}
}
private void outOfBounds(int index) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
}
5、get方法实现
/**
* 获取index位置的元素
* @param index
* @return
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elements[index];
}
6、set方法实现
/**
* 设置index位置的元素
* @param index
* @param element
* @return 原来的元素ֵ
*/
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E old = elements[index];
elements[index] = element;
return old;
}
7、查看元素的索引
private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
/**
* 查看元素的索引
* @param element
* @return
*/
public int indexOf(E element) {
if (element == null) { // 1
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (elements[i] == null) return i;
}
} else {
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (element.equals(elements[i])) return i; // n
}
}
return ELEMENT_NOT_FOUND;
}
8、是否包含某个元素
/**
* 是否包含某个元素
* @param element
* @return
*/
public boolean contains(E element) {
return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
}
9、打印数组
@Override
public String toString() {
// size=3, [99, 88, 77]
StringBuilder string = new StringBuilder();
string.append("size=").append(size).append(", [");
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (i != 0) {//只要不是第0个元素，就在元素前面添加一个逗号
string.append(", ");
}
string.append(elements[i]);
// if (i != size - 1) {
// string.append(", ");
// }
}
string.append("]");
return string.toString();
}
10、remove方法实现
/**
* 删除index位置的元素
* @param index
* @return
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
E old = elements[index];
for (int i = index + 1; i < size; i++) {
elements[i - 1] = elements[i];
}
elements[--size] = null;
return old;
}
11、添加元素
/**
* 添加元素到尾部
* @param element
*/
public void add(E element) {
add(size, element);
}
/**
* 在index位置插入一个元素
* @param index
* @param element
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacity(size + 1);
for (int i = size; i > index; i--) {
elements[i] = elements[i - 1];
}
elements[index] = element;
size++;
}
容错处理
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > size) {
outOfBounds(index);
}
}
private void outOfBounds(int index) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
}
12、扩容
/**
* 保证要有capacity的容量
* @param capacity
*/
private void ensureCapacity(int capacity) {
int oldCapacity = elements.length;
if (oldCapacity >= capacity) return;
// 新容量为旧容量的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
for (int i = 0; i < size; i++) {
newElements[i] = elements[i];
}
elements = newElements;
System.out.println(oldCapacity + "扩容为" + newCapacity);
}
