图文+实战，轻松学会数据结构【数组】
作者：周棋洛，大二计算机在校生
内容：数据结构概念，Java模拟一个数组
目标：一篇一种数据结构，今天学习数组
目录
前言
思维导图
什么是数据结构？
初识数组数据结构
实战Java模拟数组
数组初始化
length方法，返回数组长度
isLegal方法，判断下标是否正常
add方法，添加数据
remove方法，移除数据
update方法，更新数组元素
search方法，查找数组元素
isEmpty方法，检测数组是否为空
toString方法，打印遍历后的数组
测试
总结
前言
小伙伴们，你们好，这是一篇数据结构的文章，今天从简单的数组下手，数据结构很重要，大一学习数组结构，真的觉得很难，但是不能因为难就此止步，当你坚持一点一点攻克它，再回首，数据结构也不过如此啊！，加油，成长的路上不会如履平地，绊脚石就是成功的见证，跟博主一起努力，拿下数据结构吧！
思维导图
以后的文章也会从数据结构的优势，劣势，模拟数据结构和总结四个方面来学习，理论加实战，轻松拿下数据结构
什么是数据结构？
维基百科：在计算机科学中，数据结构（data structure）是计算机中存储、组织数据的方式
早些时候人们记录电话号码会使用电话簿，假如一行记录一个人的电话号，当电话越来越多时，找起来就很费劲了
如果想找的更快，这个时候可以对联系人进行分类，比如分成家人，朋友，同事等三类，然后给每一个分类预留一页，当查找时直接定位到相应的分类，速度就快了很多，但是问题也来了，预留空间到底多少合适？少了不够，多了浪费！
数据结构概念就和电话簿存储电话类似，存储数据时，根据实际情况，选用合适的数据结构，可以提高内存利用率
初识数组数据结构
数组可以说是最基本最常见的数据结构，数组一般用来存储相同类型的数据，可通过数组名和下标进行数据的访问和更新，由于数据是存储在连续空间内的，所以每个数据的内存地址（在内存上的位置）都可以通过数组下标算出，我们也就可以借此直接访问目标数据（这叫作“随机访问”），因此数组的访问速度非常可观，而添加和删除数据比较耗工夫
假设数组中有 n 个数据，由于访问数据时使用的是随机访问（通过下标可计算出内存地址），所以时间复杂度为恒定的O(1)
但另一方面，想要向数组中添加或删除数据时，必须把目标位置后面的数据一个个移动，如果在数组头部添加数据，就要移动n次，时间复杂度为O(n)，删除操作也是同理
实战Java模拟数组
使用Java语言来模拟数组的实现过程，目标是实现一个无限扩容，并且完成增删改查，返回数组长度，判断数组是否为空等方法，这里注意，如果自己想没有思路，可以将这个过程通过纸和笔来画出来，帮助理解，真的很实用
，目标明确，那就开始写代码了，首先创建一个类表示自己编写的数组类，取名为 MyArray
数组初始化
首先定义一个属性，int类型数组，elements，并使用无参构造进行数组初始化，默认是没有元素的
/** * 用于存储数据的数组 */ private int[] elements; /** * 初始化 */ public MyArray() { elements = new int[0]; }
length方法，返回数组长度
获取数组长度的方法，返回数组长度
/** * 获取数据长度的方法 * @return 返回数组长度 */ public int length() { return this.elements.length; }
isLegal方法，判断下标是否正常
判断数组下标是否符合要求，即 小于0 或者 大于数组长度-1 都是不合法的，因为数组的下标是从0开始计算的，true表示输入的下标合法，false表示不合法，并提示
/** * 判断数组下标是否符合要求，即 小于0 或者 大于数组长度-1 都是不合法的 * 因为数组的下标是从0开始计算的 * @param index 数组下标 * @return 布尔，true表示输入的下标合法，false表示不合法，并提示 */ public boolean isLegal(int index) { if (index < 0 || index > elements.length - 1) { System.out.println("数组下标不合法，操作不成功"); return false; } return true; }
add方法，添加数据
这里难的就是理解数组这种数据结构是不可变长的，一旦确定大小，就没办法修改了，那如果数组装满了，怎么办，数组扩容，说是扩容，本质是创建一个更大的新的数组，把原数组循环赋值给新数组，最后重点，把新数组的引用赋值给原数组这就完成了数组的扩容
/** * 完成数组的增 * @param element 需要加入数组的元素 */ public void add(int element) { // 数组扩容，当添加时就在已有基础上加1 int newLength = this.elements.length + 1; // 创建一个新的大小的数组 int[] newArr = new int[newLength]; // 循环将原数组的值赋给新长度的数组 for (int i = 0; i < elements.length; i++) { newArr[i] = elements[i]; } // 把添加元素放在数组中 newArr[newLength - 1] = element; // 把新数组的引用赋值给真的数组，newArr此时就没人引用了，就会被JVM机进行销毁 elements = newArr; }
remove方法，移除数据
在进行删除操作时，首先要判断要删除的下标是否合理，如果合理再进行后续操作，否则直接返回，当下标合理，重点来了，这里遍历数组元素，通过判断当前元素是否小于要删除元素的下标，如果时就直接赋值，如果等于，直接 continue 跳过，就相当于删了，否则就是原数组下标值赋给新的数组下标 -1位置的元素
/** * 数组删除方法 * @param index 待删除数组元素的下标值 */ public void remove(int index) { if (!isLegal(index)) { return; } int[] newArr = new int[elements.length - 1]; for (int i = 0; i < elements.length; i++) { if (i < index) { newArr[i] = elements[i]; } else if (i == index) { continue; } else { newArr[i - 1] = elements[i]; } } elements = newArr; }
update方法，更新数组元素
更新就时指定要改下标为多少的元素，改为多少，但也要注意下标合法判断哦，很简单
/** * 更新数组下标元素的值 * @param index 待更新数组元素的下标 * @param newValue 待更新下标的值 */ public void update(int index, int newValue) { if (!isLegal(index)) { return; } this.elements[index] = newValue; }
search方法，查找数组元素
简单的遍历查找数组元素，有则直接返回元素的下标，没有返回-1
/** * 查找元素 * @param targetVal 待查找的目标值 * @return 数组下标，找到了直接返回，没找到返回-1 */ public int search(int targetVal) { for (int i = 0; i < elements.length; i++) { if (elements[i] == targetVal) { return i; } } System.out.println("芜湖，没找到"); return -1; }
isEmpty方法，检测数组是否为空
只要数组的length不等于0，数组就不为空，就返回false，反之为空，返回true
/** * 判断数组是否为空 * @return 如果为空返回true，不为空返回false */ public boolean isEmpty() { if (elements.length != 0) { return false; } return true; }
toString方法，打印遍历后的数组
这里使用toString方法，借助Arrays工具类打印数组
/** * 重写 toString，调用Arrays工具类打印数组 * @return */ @Override public String toString() { return Arrays.toString(elements); }
测试
public static void main(String[] args) {
// 实例化自己写的数组类
MyArray myArray = new MyArray();
// 添加数据
myArray.add(100);
myArray.add(-150);
myArray.add(50);
myArray.add(4);
System.out.println(myArray);
// 移除数据
myArray.remove(3);
System.out.println(myArray);
// 修改数据
myArray.update(2, 100100);
System.out.println(myArray);
myArray.update(10, 100);
// 查询数组
int i = myArray.search(100);
System.out.println(i);
}[100, -150, 50, 4]
[100, -150, 50]
[100, -150, 100100]
数组下标不合法，操作不成功
0总结
- 数组是最基本最常见的数据结构，一般用来存储相同类型的数据
- 数组可通过数组名和下标进行数据的访问和更新
- 数组在内存上是连续的，这种连续使得我们可以高效的进行元素“访问”
- 优点是访问快，复杂度为O(1)；
- 缺点是插入和删除是时的元素移动导致速度慢，并且其“内存”大小固定。
- 对于大小固定的数据，选用数组进行存储简直不要太棒
