速学数据结构之结构篇(一)---List接口及相关实现
结构篇一
- 结构篇(一)
-
- 1.必知基本常识
-
- 1.计算机中的数据存储方式
- 2.手写List接口
- 3.通过LIst接口手写动态数组ArrayList
-
- 1. 定义常量并初始化
- 2. 实现LISt接口的方法-----------增
- 3. 实现LISt接口的方法-----------删
- 4. 实现LISt接口的方法-----------改，查
- 5.手撕size，clear，isEmpty，indexof，contains。
- 5.sort(插入)、iterator
- 6.toString,,,,equals
- 7.测试,与结果
- 代码分享
结构篇(一)
1.必知基本常识
1.计算机中的数据存储方式
- 顺序存储结构（数组）
这种为顺序存储结构，开辟出一块同等大小的连续空间。通常指数组。
- 数组特点及优缺点
开辟的空间大小固定，一旦开辟不可更改
只能存储同一类型的数据
每个元素的空间地址都是连续的
通过下标的方式访问数组，访问速度快(可能容量不够)
(增删元素慢)
方法单一，只有length属性
- 链式存储结构
这种为链式存储，为随机空间，之间相连的空间被称为节点，每个节点分为两部分，一部分用于存储数据，一部分用于存储下一个数据的地址，通常被称为指向下一个地址。节点在空间内随机分布，没有规律。
二叉树能通过这两种方式进行存储
- 实现目标：通过对数组进行封装，实现动态数组ArrayList。
2.手写List接口
- 我们需要先定义好接口，接口是一个类的规范，List将要实现的功能主要为：增删改查
Iterable迭代器接口 使之可迭代遍历
Comparator比较器，是自身与别的对象作比较
public interface List<E> extends Iterable<E> {
/**
* 在线性结构的末尾添加一个元素element
* */
public void add(E element);
/**
* 在线性结构指定角标index处添加一个元素element
* */
public void add(int index,E element);
/**
* 在线性结构中删除指定元素element
* */
public void remove(E element);
/**
* 在线性结构中删除指定角标index处的元素，并返回
* */
public E remove(int index);
/**
* 在线性结构中获取指定角标处index的元素
* */
public E get(int index);
/**
* 在线性结构中修改指定角标处index的元素为新元素element
* */
public E set(int index,E element);
/**
* 获取线性结构中有效元素的个数
* */
public int size();
/**
* 获取指定元素element在线性结构中的角标
* */
public int indexOf(E element);
/**
* 查看线性表中是否包含指定元素element
* */
public boolean contains(E element);
/**
* 查看线性结构是否为空
* */
public boolean isEmpty();
/**
* 清空线性结构
* */
public void clear();
/**
* 对线性结构按照比较器comparator的定义来进行排序
* */
public void sort(Comparator<E> comparator);
/**
* 获取线性结构中从指定fromIndex角标开始到toIndex角标结尾的所有元素
* (0 <= fromIndex < toIndex < size)
* [fromIndex,toIndex)
* */
public List<E> sublist(int fromIndex,int toIndex);
}
3.通过LIst接口手写动态数组ArrayList
ArrayList实现List接口泛型为E
1. 定义常量并初始化
private int size;//有效元素个数
private E[] data; //我们用数组实现 底层为数组
private final static int DEFULT_CAPACITY = 10; //默认容量
//初始化
public ArrayList(){
this(DEFULT_CAPACITY);
}
//指定容量
public ArrayList(int capacity) {
if (capacity <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("capacity must >0");
}
data = (E[]) new Object[capacity];
size = 0;
}
//传入数组
public ArrayList(E[] arr){
if (arr == null) {
throw new IllegalArgumentException("arr cannot be empty");
}
data=(E[])new Object[arr.length];
size=0; //初始化有效长度
// for(int i=0;i
// data[i]=arr[i];
// size++;
// }
for(E e : arr){
//循环遍历写法二 调用函数添加
add(e);
}
}
2. 实现LISt接口的方法-----------增
public void add(E element) {
add(size,element); //调用指定位置添加元素
}
@Override
public void add(int index, E element) {
if (index<0 || index >size) {
//判断插入下标是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("Array index out of bounds ");
}
if (size == data.length) {
//如果满了就扩容
resize(data.length*2);
}
for(int i=size;i>index;i--){
//把前一个元素向后移一位
data[i]=data[i-1];
}
data[index]=element; //赋值
size++; //长度加1
}
private void resize(int capacity) {
//扩容
E[] newdata=(E[]) new Object[capacity];
for(int i=0;i<data.length;i++){
newdata[i]=data[i];
}
data=newdata;
}
3. 实现LISt接口的方法-----------删
@Override
public void remove(E element) {
int index; //定义个下标接收查找元素的下标
while ((index=indexof(element))!=-1) {
//如果找到元素 ---返回值不等于-1
remove(index); //通过找到的元素删除下标
}
}
@Override
public E remove(int index) {
if (index<0 || index >=size) {
//判断插入下标是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("Array index out of bounds ");
}
E ret=data[index];//接收删除的元素
for(int i=index;i<size-2;i--){
//循环遍历把index之后的元素前移一位
data[i]=data[i+1];
}
size--;
if (size== data.length/4 && size >DEFULT_CAPACITY) {
resize(data.length/2);
}
return ret;
}
4. 实现LISt接口的方法-----------改，查
@Override
public E set(int index, E element) {
if (index<0 || index >=size) {
//判断插入下标是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("Array index out of bounds ");
}
E ret=data[index]; //获取值之后再做更改
data[index]=element;
return ret;
}
@Override
public E get(int index) {
if (index<0 || index >=size) {
//判断插入下标是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("Array index out of bounds ");
}
return data[index]; //直接返回获取到的值
}
5.手撕size，clear，isEmpty，indexof，contains。
@Override
public int size() {
return size; //直接返回长度
}
@Override
public void clear() {
E[] newdata=(E[])new Object[DEFULT_CAPACITY]; //创建个新数组
size=0;//有效长度清空
data=newdata;//data重新指向新数组
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return size==0; //长度是否为0
}
@Override
public int indexof(E element) {
for(int i=0;i<data.length;i++){
if(data[i]==element){
//循环查找 如果找到元素则返回下标
return i; //返回下标
}
}
return -1; //如果没找到就返回-1
}
@Override
public boolean contains(E element) {
return indexof(element) != -1; //找到为下标>=0 找不到为-1
}
5.sort(插入)、iterator
@Override
public void sort(Comparator<E> comparator) {
if(comparator ==null){
throw new IllegalArgumentException("comparator cannot be null");
}
for(int i=1;i<size;i++){
E e=data[i];
int j;
for(j=i;j>0 && comparator.compare(data[j-1], e) != -1;j--){
data[j]=data[j-1];
}
data[j]=e;
}
}
//返回迭代器对象
@Override
public Iterator<E> iterator() {
return new ArrayListIterator();
}
private class ArrayListIterator implements Iterator<E> {
private int cur = 0;
@Override
public boolean hasNext() {
return cur < size;
}
@Override
public E next() {
return data[cur++];
}
}
6.toString,equals
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder(); //用于存储输出内容
sb.append('['); //起始左括号
if (isEmpty()) {
//如果为空就给右括号结束
sb.append(']');
} else {
for (int i = 0; i < size; i++) //循环遍历输出
{
sb.append(data[i]); //不是最后一位数就以逗号隔开
if (i < size - 1) {
sb.append(',');
} else {
sb.append(']'); //最后一位数就以括号结尾
}
}
}
return sb.toString(); //输出
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj ==null) return false; //是否为空
if(obj==this) return true; //是否与自己比较
if (obj instanceof ArrayList) {
//是不是通类型
ArrayList other=(ArrayList) obj;
if (this.size == other.size) {
//长度是否相同
for(int i=0;i<size;i++){
//循环遍历
if (!this.data[i].equals(other.data[i])) {
return false; //对应值不同返回false；
}
}
return true;
}else {
return false;
}
}else {
return false;
}
}
7.测试,与结果
package interfs;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
public class TesArrayList {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
System.out.println(list1);
for (int i = 1; i <= 12; i++) {
list1.add(i);
}
System.out.println(list1);
list1.add(8,13);
System.out.println(list1);
list1.remove(3);
System.out.println(list1);
list1.sort(new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o2 - o1;
}
});
System.out.println(list1);
for(Integer e : list1) {
System.out.println(e);
}
Iterator<Integer> it = list1.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(100);
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(1000);
for (int i = 1; i <= 3; i++) {
list2.add(i);
list3.add(i);
}
System.out.println(list2.equals(list3));
ArrayList<Person> list4 = new ArrayList<>();
list4.add(new Person("lili",18));
list4.add(new Person("hanmeimei",19));
list4.add(new Person("lilei",20));
list4.add(new Person("naruto",16));
list4.add(new Person("sasike",1));
list4.add(new Person("hinata",9));
list4.add(new Person("aliaba",30));
list4.add(new Person("babaaiwo",32));
System.out.println(list4);
list4.sort(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
//return o1.age - o2.age;
return o1.name.compareTo(o2.name);
}
});
System.out.println(list4);
}
}
class Person {
String name;
int age;
public Person(String name ,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "我是" + name + "，今年" + age + "岁";
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == null) {
return false;
}
if (obj == this) {
return true;
}
if (obj instanceof Person) {
Person other = (Person) obj;
return other.age == this.age && other.name.equals(this.name);
} else {
return false;
}
}
}
//结果
[]
[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]
[1,2,3,4,5,6,7,8,13,9,10,11,12]
[1,2,3,5,6,7,8,13,9,10,11,11]
[11,11,10,9,13,8,7,6,5,3,2,1]
11
11
10
9
13
8
7
6
5
3
2
1
11
11
10
9
13
8
7
6
5
3
2
1
true
[我是lili，今年18岁,我是hanmeimei，今年19岁,我是lilei，今年20岁,我是naruto，今年16岁,我是sasike，今年1岁,我是hinata，今年9岁,我是aliaba，今年30岁,我是babaaiwo，今年32岁]
[我是aliaba，今年30岁,我是babaaiwo，今年32岁,我是hinata，今年9岁,我是sasike，今年1岁,我是naruto，今年16岁,我是lilei，今年20岁,我是hanmeimei，今年19岁,我是lili，今年18岁]
代码分享
链接: 代码文件------密码:86mj