java线性表学习笔记（一）

线性表是一种按顺序储存数据是的常用结构，大多数的线性表都支持以下的典型操作：

从线性表提取插入删除一个数据；

找出线性表中的某一个元素；

找出线性表中的元素；

确定线性表中是否包含某一个元素，确定线性表是否为空；

实现线性表的方法有两种：

1、数组（arry），数组是动态的创建的，如果元素超过了数组的容量，就会创建一个新的数组并且把当前的数组元素复制到更大的数组里；

2、连式结构（linked structure）。连式结构有节点构成，节点是动态创建的。

方便起见，把数组称为MyArrayList，把连式结构称为MylinkedList，他们有相同的操作，却有这不同的实现。

设计一个好用的线性表，通常把一些通用的操作归纳为一个接口和抽象类，抽象类提供接口实现的框架，以更好地实现接口。把这样的接口叫MyList，把这样的抽象类叫MyAbstractList。

以下是接口MyList的代码：

public interface MyList<E> {    
    public void add(E e);             
    public void add(int index,E e);    
    public void clear();          //清除所有元素
    public boolean contains(E e);       
    public E get(int index);
    public int indexOf(E e);    
    public boolean isEmpty();    
    public int lastIndexOf(E e);    
    public boolean remove(E e);    
    public E remove(int index);           //删除指定元素
    public Object set(int index, E e);     //在指定位置插入元素
    public int size();            
}

下面是MyAbstractList代码(实现了各方法)：

public abstract class MyAbstractList<E> implements MyList<E> {
    protected int size = 0;   //声明size
    
    protected MyAbstractList(){}
    protected  MyAbstractList(E[] objects){
        for(int i = 0;i<objects.length;i++){
            add(objects[i]);
        }
    }
    public void add(E e){
        add(size,e);
    }
    public boolean isEmpty(){
        return size==0;
        
    }
    public int size(){
        return size;
    }
    public boolean remove(E e){
        if(indexOf(e) >=0){
            remove (indexOf(e));
            return true;            
        }
        else
            return false;
    }
}

下面先讲数组的线性表示：

数组是一种固定大小的数据结构，一旦创建就无法改变，但仍然可以用数组来实现动态的数据结构，方法是当数组大小不够用的时候，就创建一个更大的数组类来替换当前数组。

初始状态时，默认大小，创建一个类型为E[ ] 的数组data。向数组中插入一个新的元素时，首先确认数组是否有足够的空间，若不够，则创建一个为当前数组两倍的数组，然后复制元素到新的数组里面。现在在指定的下标处插入新的元素，并且要将指定下标后面的所有元素的下标都增加一。若是删除元素，则要把后面元素下标都减少一。

大体思路是：

+ MyArrayList()   创建默认数组

+MyArrayList(E[ ] objects)   由对象数组创建一个数组

—ensureCapacity()    如果需要就扩大数组

+trimToSize()    将数组大小缩小至线性表的当前大小

下面是MyArrayList实现MyAbstractList的代码：

public class MyArrayList<E> extends MyAbstractList<E> {
      public static final int INITIAL_CAPACITY = 16;    //定义初始容量
      private E[] data = (E[])new Object[INITIAL_CAPACITY];

      //创建默认数组
      public MyArrayList() {
      }

      //由对象数组创建一个数组
      public MyArrayList(E[] objects) {
        for (int i = 0; i < objects.length; i++)
          add(objects[i]); // Warning: don抰 use super(objects)! 
      }

      //在指定下标处增加元素
      public void add(int index, E e) {
         //如果需要调用数组增加两倍的方法
        ensureCapacity();          

        // 把指定下标后面的数的下标全部加一
        for (int i = size - 1; i >= index; i--)
          data[i + 1] = data[i];
        data[index] = e;
        size++;
      }

      //如果需要,数组增加两倍的方法
      private void ensureCapacity() {
        if (size >= data.length) {
          E[] newData = (E[])(new Object[size * 2 + 1]);
          System.arraycopy(data, 0, newData, 0, size);
          data = newData;
        }
      }
      //清空元素
      public void clear() {
        data = (E[])new Object[INITIAL_CAPACITY];
        size = 0;
      }

      //是否包含某一元素的方法
      public boolean contains(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
          if (e.equals(data[i])) return true;

        return false;
      }

      //给定下标，获得下标所指定的元素
      public E get(int index) {
        return data[index];
      }

     //从第一个元素开始搜索某一元素 ，有则返回下标值，否则返回-1
      public int indexOf(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
          if (e.equals(data[i])) return i;

        return -1;
      }

      //从最后一个元素开始 
      public int lastIndexOf(E e) {
        for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
          if (e.equals(data[i])) return i;

        return -1;
      }

      //删除元素
      public E remove(int index) {
        E e = data[index];
        
        for (int j = index; j < size - 1; j++)
          data[j] = data[j + 1];
        
        //最后一个元素为空
        data[size - 1] = null; 
        size--;
        return e;
      }

      //替换
      public E set(int index, E e) {
        E old = data[index];
        data[index] = e;
        return old;
      }

     //重写Object中的方法，返回一个表示包含数组中全部元素的字符串
      public String toString() {
        StringBuilder result = new StringBuilder("[");

        for (int i = 0; i < size; i++) {
          result.append(data[i]);
          if (i < size - 1) result.append(", ");
        }

        return result.toString() + "]";
      }

      //将数组大小缩小至线性表的当前大小
      public void trimToSize() {
        if (size != data.length) { 
          E[] newData = (E[])(new Object[size]);
          System.arraycopy(data, 0, newData, 0, size);
          data = newData;
        }
  }
}

测试的一个事例：

public class TestList {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线性表
        MyList<String> list = new MyArrayList<String>();
        
        //加入一个元素
        list.add("喜欢");
        list.add(0,"我");
        list.add("你");
        System.out.println(list);
        
        list.add(1,"非常");
        list.add(1,"很");
        System.out.println(list);
        
        list.remove(1);
        System.out.println(list);
        
        list.set(3, "你 ，爱你一万年");
        System.out.println(list);
        
    }
}

再来讲链表：

由于MyArrayList是有数组实现的，在使用get（）、set函数会是  高效的，但是在用add（）和remove时效率却并不高，因为可能要移动大量的元素。为提高效率，可以采用链式结构来实现线性表。东西有点多，写到笔记二去吧。