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  • 链表

    Linked List

    1. 用多少就申请多少内存。
    2. 链表是一种链式存储的线性表，所有元素的内存地址不一定连续的。

    接口设计

    代码实现

    MyList.java(接口)

    package com.cyb;

public interface MyList<E> {
    /**
     * 元素未找到
     */
    static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;

    /**
     * 清除所有元素
     */
    void clear();

    /**
     * 元素的数量
     * 
     * @return
     */
    int size();

    /**
     * 是否为空
     * 
     * @return
     */
    boolean isEmpty();

    /**
     * 是否包含某个元素
     * 
     * @param element 元素
     * @return
     */
    boolean contains(E element);

    /**
     * 添加元素至尾部
     * 
     * @param element 元素
     */
    void add(E element);

    /**
     * 在指定索引下标处添加元素
     * 
     * @param index   下标索引
     * @param element 元素
     */
    void add(int index, E element);

    /**
     * 获取元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return
     */
    E get(int index);

    /**
     * 设置index位置的元素
     * 
     * @param index   索引下标
     * @param element 元素
     * @return 原来的元素
     */
    E set(int index, E element);

    /**
     * 移除指定索引处的元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return
     */
    E remove(int index);

    /**
     * 查看元素的索引
     * 
     * @param element 元素
     * @return
     */
    int indexOf(E element);
}

    AbstractMyList.java(抽象类)

    package com.cyb;

public abstract class AbstractMyList<E> implements MyList<E> {
    /**
     * 元素的数量
     */
    protected int size;

    /**
     * /** 元素的个数
     * 
     * @return
     */
    public int size() {
        return size;
    }

    /**
     * 是否为空
     * 
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 是否包含某个元素
     * 
     * @param element 元素
     * @return
     */
    public boolean contains(E element) {
        return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    /**
     * 添加元素到最后面
     * 
     * @param element
     */
    public void add(E element) {
        add(size, element);
    }

    protected void outOfBounds(int index) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ",Size:" + size);
    }

    /**
     * 范围检测
     * 
     * @param index 索引下标
     */
    protected void rangeCheck(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }

    /**
     * 范围检测
     * 
     * @param index 索引下标
     */
    protected void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index < 0 || index > size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }
}

    MyArrayList.java

    package com.cyb;

/**
 * 自定义ArrayList数组
 * 
 * @author chenyanbin
 *
 */
public class MyArrayList<E> extends AbstractMyList<E> {

    /**
     * 所有元素
     */
    private E[] elements;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 100;

    public MyArrayList() {
        this(DEFAULT_CAPACITY);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public MyArrayList(int capacity) {
        capacity = (capacity < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capacity;
        elements = (E[]) new Object[capacity];
    }

    /**
     * 往index位置添加元素
     * 
     * @param index   索引下标
     * @param element 元素
     */
    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++;
    }

    /**
     * 返回index位置对应的元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return
     */
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elements[index];
    }

    /**
     * 设置index位置的元素
     * 
     * @param index   索引下标
     * @param element 元素
     * @return 原来的元素
     */
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        E oldElement = elements[index];
        elements[index] = element;
        return oldElement;
    }

    /**
     * 删除index位置对应的元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return 删除的元素值
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        E result = elements[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            elements[i - 1] = elements[i];
        }
        elements[--size] = null;
        return result;
    }

    /**
     * 删除对象
     * 
     * @param element 对象
     */
    public void remove(E element) {
        remove(indexOf(element));
    }

    /**
     * 查看元素的位置
     * 
     * @param element 元素
     * @return
     */
    @SuppressWarnings("null")
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            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;
            }
        }

        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    /**
     * 清除所有元素
     */
    public void clear() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            elements[i] = null;
        }
        size = 0;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("size=").append(size).append(",[");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            // 方式一(推荐)
            if (i > 0) {
                stringBuilder.append(",");
            }
            stringBuilder.append(elements[i]);
            // 方式二(不推荐)
//            if (i!=size-1) {
//                stringBuilder.append(",");
//            }
        }
        stringBuilder.append("]");
        return stringBuilder.toString();
    }

    /**
     * 保证要有capacity的容量
     * 
     * @param capacity 容量
     */
    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);
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newElements[i] = elements[i];
        }
        elements = newElements;
        System.out.print("容量从" + oldCapacity + "扩展为" + newCapacity + "
");
    }
}

    MyLinkedList.java

    package com.cyb;

public class MyLinkedList<E> extends AbstractMyList<E> {
    private Node<E> first;

    @Override
    public void clear() {
        size = 0;
        first = null;
    }

    @Override
    public void add(int index, E element) {
        if (index==0) {
            first=new Node<E>(element, first);
        }
        else {
            Node<E> prev = node(index-1);
            prev.next=new Node<E>(element, prev.next);
        }
        size++;
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return node(index).element;
    }

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        Node<E> node = node(index);
        E old = node.element;
        node.element = element;
        return old;
    }

    @Override
    public E remove(int index) {
        Node<E> node=first; 
        if (index==0) {
            first=first.next;
        }
        else {
            Node<E> prev = node(index-1);
            node=prev.next;
            prev.next=node.next;
        }
        size--;
        return node.element;
    }

    @Override
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            Node<E> node=first;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (node.element == null)
                    return i;
                node=node.next;
            }
        } else {
            Node<E> node=first;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (element.equals(node.element))
                    return i;
                node=node.next;
            }
        }
        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    /**
     * 获取index位置对应的节点对象
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return
     */
    private Node<E> node(int index) {
        rangeCheck(index);
        Node<E> node = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node;
    }
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("size=").append(size).append(",[");
        Node<E> node=first;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            // 方式一(推荐)
            if (i > 0) {
                stringBuilder.append(",");
            }
            stringBuilder.append(node.element);
            // 方式二(不推荐)
//            if (i!=size-1) {
//                stringBuilder.append(",");
//            }
            node=node.next;
        }
        stringBuilder.append("]");
        return stringBuilder.toString();
    }

    private class Node<E> {
        E element;
        Node<E> next;

        public Node(E element, Node<E> next) {
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
    }
}

    Test.java(测试类)

    package com.cyb;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        MyList<Integer> list=new MyLinkedList<Integer>();
        list.add(10);
        list.add(20);
        list.add(30);
        list.add(2, 21);
        list.add(list.size(),55);
        list.remove(0);
        System.out.println(list);
    }
}

    项目结构图

    推荐一个学习算法的可视化网站：https://visualgo.net/zh

    动态数组的缩容

    　　如果内存使用比较紧张，动态数组有比较多的剩余空间，可以考虑进行缩容操作。

    缩容规则　

    　　如：剩余空间占总容量的一半时，就进行缩容。

    在remove方法中，添加一个缩容方法。

    package com.cyb;

/**
 * 自定义ArrayList数组,有动态缩容操作
 * 
 * @author chenyanbin
 *
 */
public class MyArrayList2<E> extends AbstractMyList<E> {

    /**
     * 所有元素
     */
    private E[] elements;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 100;

    public MyArrayList2() {
        this(DEFAULT_CAPACITY);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public MyArrayList2(int capacity) {
        capacity = (capacity < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capacity;
        elements = (E[]) new Object[capacity];
    }

    /**
     * 往index位置添加元素
     * 
     * @param index   索引下标
     * @param element 元素
     */
    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++;
    }

    /**
     * 返回index位置对应的元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return
     */
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elements[index];
    }

    /**
     * 设置index位置的元素
     * 
     * @param index   索引下标
     * @param element 元素
     * @return 原来的元素
     */
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        E oldElement = elements[index];
        elements[index] = element;
        return oldElement;
    }

    /**
     * 删除index位置对应的元素
     * 
     * @param index 索引下标
     * @return 删除的元素值
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        E result = elements[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            elements[i - 1] = elements[i];
        }
        elements[--size] = null;
        trim();
        return result;
    }

    /**
     * 删除对象
     * 
     * @param element 对象
     */
    public void remove(E element) {
        remove(indexOf(element));
    }

    /**
     * 查看元素的位置
     * 
     * @param element 元素
     * @return
     */
    @SuppressWarnings("null")
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            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;
            }
        }

        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    /**
     * 清除所有元素
     */
    public void clear() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            elements[i] = null;
        }
        size = 0;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("size=").append(size).append(",[");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            // 方式一(推荐)
            if (i > 0) {
                stringBuilder.append(",");
            }
            stringBuilder.append(elements[i]);
            // 方式二(不推荐)
//            if (i!=size-1) {
//                stringBuilder.append(",");
//            }
        }
        stringBuilder.append("]");
        return stringBuilder.toString();
    }

    /**
     * 保证要有capacity的容量
     * 
     * @param capacity 容量
     */
    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);
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newElements[i] = elements[i];
        }
        elements = newElements;
        System.out.print("容量从" + oldCapacity + "扩展为" + newCapacity + "
");
    }

    /**
     * 缩容
     */
    private void trim() {
        int capacity = elements.length;
        int newCapacity = capacity >> 1;
        if (size > newCapacity || capacity <= DEFAULT_CAPACITY)
            return;

        E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newElements[i] = elements[i];
        }
        elements = newElements;
    }
}
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