20162302 实验一《线性结构》实验报告

实 验 报 告

课程：程序设计与数据结构

姓名：杨京典

班级：1623

学号：20162302

实验名称：线性结构

实验器材：装有IdeaU的联想拯救者15ISK

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实验目的与要求：

1.测试ArrayList和LinkedList
2.实现有序线性表的合并
3.用数组实现线性表List
4.用链表实现线性表List
5.源码分析

实验内容、步骤与体会：

实验内容：

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测试ArrayList和LinkedList

首先要在帮助文档里面找到这两个类的用法
ArrayList：

LinkedList：

• 由于时间有限，本次试验就只对两个类的三个方法进行测试

分别是ArrayList类的add()、remove()、isEmpty()；以及LinkedList类的add()、remove()、contains()

关于测试，一共有两种方法，第一种是直接调用这个类，观察运行结果

public class Lin_1_arr {
    public static void main(String[] args) {
        String zhanghaolin = "zhl";
        String liuyuxing = "lyx";
        String mapingchuan = "mpc";
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add(zhanghaolin);
        arrayList.add(0, liuyuxing);
        arrayList.add(mapingchuan);
        System.out.println(arrayList);
        System.out.println(arrayList.get(1));
        arrayList.clear();
        System.out.println(arrayList);
    }
}

这样的方法对于自己不熟悉的类使用要方便的多，相对直观，可以直接看到运行结果。
但是这样又看不出来运行结果产生的数据的类型。第二种方法就可以避免这一问题，使用JUnit测试运行结果

public class Lin_1_arr {
    public void testNormal() {
        String zhanghaolin = "zhl";
        String liuyuxing = "lyx";
        String mapingchuan = "mpc";
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add(zhanghaolin);
        arrayList.add(liuyuxing);
        arrayList.add(mapingchuan);
        assertEquals("[zhl, lyx, mpc]",arrayList.toString());
        arrayList.remove(1);
        assertEquals("[zhl, mpc]",arrayList.toString());
        assertEquals(false ,arrayList.isEmpty());
        arrayList.clear();
        assertEquals(true ,arrayList.isEmpty());
    }
}

用于举例子的代码是测试ArrayList的代码，LinkedList的测试代码可以通过链接在码云上找到。

实现有序线性表的合并

• 要求是写一个mergeSortedList方法，使其可以将输入的两个有序的数组排序并输出
• 首先要注意到，数组是有序的，所以为排序省去了时间，只需要将两个数组最前面的数据比较就可以了
• 其次要规划好方法在运行的时候的流程，我的流程是设定两个指针，在设置一个盛放数据的数组

ArrayList cList = new ArrayList();
int i = 0;
int j = 0;

• 然后要做的就是根据指针提取数组中的元素并进行比较，并根据比较的情况放入新的数组以及移动指针

if (aList.get(i).compareTo(bList.get(j)) < 0) {
                cList.add(aList.get(i));
                i++;
            } else {
                cList.add(bList.get(j));
                j++;
            }

• 接下来设置限制条件，从而避免指针移动到没有元素的地方

while (i<aList.size() && j <bList.size()) {
            if (aList.get(i).compareTo(bList.get(j)) < 0) {
                cList.add(aList.get(i));
                i++;
            } else {
                cList.add(bList.get(j));
                j++;
            }
        }

• 限制条件是有了，但是限制的有点过分了，造成有些元素还没有参与比较就被扔掉了

if (i<aList.size())
            for (int a = i; a<aList.size()-1; a++)
                cList.add(aList.get(a));
        if (j<aList.size())
            for (int a = j; a<aList.size()-1; a++)
                cList.add(bList.get(a));

这样就可以达到将两个数组重新排序并输出的过程了，完整代码

用数组实现线性表List

• 首先要规定数组的大小，但是也要做到让数组的容量可以扩大，所以就要写一个方法，当数组被元素放满的时候要调用这个方法以扩充这个数组的容量

public void expandCapacity() {
            T[] larger = (T[]) (new Object[data.length * 2]);
            for (int index = 0; index < count; index++)
                larger[index] = data[(front + index) % data.length];
            front = 0;
            n = count;
            data = larger;
        }

• add()方法是最基础的方法，就是讲输入的元素放到数组里面，然后移动指针，判断指针的位置和数组的容量，在需要的时候调用expandCapacity()方法

public void add(T element) {
            if (count == data.length)
                expandCapacity();
            data[n] = element;
            n = (n + 1) % data.length;
            count++;
        }

• 接下来就是关于remove()方法的使用，为了增强兼容性，我创建了两个remove()一个需要输入参数，可以删除指定位置的数据；另一个不需要，默认删除最后一个数据

        public void remove(){
            if (count!=0) {
                data[count-1] = null;
                count--;
            }
        }
        public void remove(int a){
            if(a<data.length)
                for(int i = a; i<count-1;i++) {
                    data[a] = data[a + 1];
                    data[count-1]=null;
                    count--;
                }
        }

• 有了指针isEmpty方法就非常好实现了，只需判断指针是否指向零就可以了

public boolean isEmpty(){
            return count==0;
        }

• toString()方法虽然存在感很差，但也是必不可少的一个方法，在调试的时候它的意义就体现出来了

public String toString(){
            String a="";
            for (int i = 0; i<data.length;i++)
                a+=" "+data[i];
            return a;
        }

这样就可以简单的通过数组实现出List了，完整代码，测试代码

用链表实现线性表List

• 链表由一个个小数据元组成，由盛放的数据和下一位指向两个关键部分组成。

private data(T dataPortion) {
            data = dataPortion;
            next = null;
        }

• 然后就要声明出首项和指针

private data first;
private int length = 0;

• 和线性结构不同，不能依靠指针直接确定位置，所以在添加的时候就要判断数组是否为空，如果是空的就放在建立好的first，如果不是的话就可以建立一个新的数据元并让前一位指向它

public boolean add(T object) {
        data newNode = new data(object);
        if (isEmpty()) {
            first = newNode;
        } else {
            data lastNode = get(length);
            lastNode.next = newNode;
        }
        length++;
        return true;
    }

• 在上面的方法中需要用到一个获取数据的get()方法以获取相应位置的数据，可以通过一个for循环来实现。要注意判断输入的值是否可用，可以用assert来筛选，也可以用if语句来判断。

private data get(int givenPosition) {
        assert (!isEmpty()) && (1 <= givenPosition) && (givenPosition <= length);
        data currentNode = first;
        for (int i = 1; i < givenPosition; i++) {

            currentNode = currentNode.next;
        }
        assert currentNode != null;
        return currentNode;
    }

• 有了get方法在接下来的创建中就会产生很多优势，比如更便捷的写出add()允许用户在指定位置插入元素的add()方法

public boolean add(int n, T object) {
        if ((n >= 1) && (n <= length + 1)) {
            data newData = new data(object);
            if (isEmpty() || n == 1) {
                newData.next = first;
                first = newData;
            } else {
                data dataBefore = get(n - 1);
                data dataAfter = dataBefore.next;
                newData.next = dataAfter;
                dataBefore.next = newData;
            }
            length++;
            return true;

        } else return false;
    }

• 链表的remove()方法比线性表的要好写的多，不用在删除元素的时候将后面的元素全部移位，只需要重新连接删除元素前后就可以

public Object remove(int n) {
        Object result = null;
        if (n < 1 || n > length || isEmpty()) {
            System.out.println("Error");
            return result;
        } else if (n != 1) {
            data deleteData = get(n);
            data dataBefore = get(n - 1);
            dataBefore.next = deleteData.next;
            length--;
            return deleteData;
        } else {
            result = first.data;
            first = first.next;
            length--;
            return result;
        }
    }

• toString()方法和链表中的大同小异，这里就不加赘述了。完整代码、测试代码