• 上一篇文章學習了：最好、最壞、平均、均攤時間復(fù)雜度的計算與分析方法.
• 本片文章學習數(shù)組這種結(jié)構(gòu)。由于數(shù)組這種結(jié)構(gòu)比較簡單，本文直接簡單介紹，然后給出兩種實現(xiàn)數(shù)組類的Java代碼:整形數(shù)組類與通用性的數(shù)組類

由于數(shù)組是相比于其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實在太簡單，這里我們只做簡單的介紹，然后直接給出實現(xiàn)的代碼。

文章目錄

• 1 數(shù)組的概念
• • 1.1 Java中數(shù)組的越界訪問
• 2 整形數(shù)組類的實現(xiàn)
• 3 通用型數(shù)組類的實現(xiàn)
• 4 總結(jié)

1 數(shù)組的概念

數(shù)組（Array）是一種線性表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它用一組連續(xù)的內(nèi)存空，來存儲一組具有相同類型的數(shù)據(jù)。對于線性表和非線性表這里不再多說。

我們要注意數(shù)組它是連續(xù)的內(nèi)存空間和相同的數(shù)據(jù)類型。

還有一點就是我們要明白數(shù)組是如何做到根據(jù)下標來訪問數(shù)組的元素的。我們拿一個長度為10的int類型的數(shù)組int[] a=new int[10];來說明。如下圖是申請內(nèi)存后數(shù)組元素的存儲方式。

假設(shè)上述數(shù)組的起始地址為1000.當CPU要訪問某一個數(shù)組的元素時，將會通過下面的公式進行訪問元素：

a[i]_address = base_address + i * data_type_size

其中，base_address 為數(shù)組的起始地址。data_type_size為數(shù)組元素的類型的大小。

計算機就是通過上述的公式進行數(shù)組的隨機訪問的。不像鏈表等非線性結(jié)構(gòu)，無法隨機訪問元素。

• 數(shù)組這種結(jié)構(gòu)，雖然具有隨機訪問的高效性，但是它的插入和刪除確實非常的低效。
• 以及數(shù)組的訪問也是很容易越界的

以上插入和刪除的低效，這里不再贅述。

我們注意一下數(shù)組訪問的越界。

1.1 Java中數(shù)組的越界訪問

在講述Java中數(shù)組的越界訪問之前，先來看一下C語言的越界訪問。如下代碼：

int main(int argc, char* argv[]){int i = 0;int arr[3] = {0};for(; i<=3; i++){arr[i] = 0;printf("hello world\n");}return 0; }

上述代碼運行后，并非是打印3次hello world，而是無限次的打印hello world。這是為什么？

數(shù)組arr的大小是3，但是上面的for循環(huán)由于書寫錯誤，訪問了arr[3]，這就是越界訪問。在C語言中，只要不是訪問內(nèi)存受限的地方，所有的內(nèi)存都是可以訪問的。所以由上面的數(shù)組訪問的公式，a[3]也被定位到一塊內(nèi)存上，而這塊內(nèi)存中存儲的剛好是局部變量i。那么arr[3]實際上就是i，這就導(dǎo)致此時又將i賦值為0。此時回到for循環(huán)發(fā)現(xiàn)i是0，繼續(xù)循環(huán)。。。。。

數(shù)組越界在C語言中是一種未決行為，并沒有規(guī)定數(shù)組越界訪問時應(yīng)該如何處理。因為數(shù)組訪問的本質(zhì)是訪問一段連續(xù)的內(nèi)存，只要數(shù)組通過偏移計算得到的內(nèi)存是可用的，那么程序就可能不會報任何錯誤。C語言中這種行為，很難debug到錯誤。

但是不像c語言，Java語言不允許這種越界訪問。Java編譯器會做越界檢查，如果有越界訪問，將會拋出異常。如：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

2 整形數(shù)組類的實現(xiàn)

由于數(shù)組比較簡單，上面的內(nèi)容我覺的就夠了。下面直接給出int數(shù)組類的實現(xiàn)。可以直接在eclipse編譯運行的代碼。代碼如下：

• Array.java

package Array;/*** 1) 數(shù)組的插入、刪除、按照下標隨機訪問操作；* 2）數(shù)組中的數(shù)據(jù)是int類型的；**/public class Array {//定義整形數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)public int data[];//數(shù)組的長度private int len;//數(shù)組中的實際個數(shù)private int cnt;//構(gòu)造方法，定義數(shù)組大小public Array(int capacity) {this.data=new int[capacity];this.len=capacity;this.cnt=0;//一開始一個數(shù)據(jù)都誒呦，所以為0}//根據(jù)索引找到數(shù)組中的元素并返回public int find(int index) {if(index<0 || index>=len)return -1;return data[index];}//插入元素，包括頭部插入，尾部插入，中間插入public boolean insert(int index, int value) {//數(shù)組空間已滿if(cnt==len) {System.out.println("數(shù)組空間已滿，無法插入！");return false;}//插入位置不合法if(index<0 || index>=len) {System.out.println("插入位置不合法!");return false;}//位置合法for(int i=cnt;i>index;--i) {data[i]=data[i-1];}data[index]=value;++cnt;return true;}//根據(jù)索引，刪除數(shù)組中的元素public boolean delete(int index) {if(index<0 || index>=len)return false;//從刪除的位置開始，將后面的元素向前移動一位for(int i=index+1;i<len;i++) {data[i-1]=data[i];}--cnt;return true;}public void printAll() {for(int i=0;i<len;i++) {System.out.print(data[i]+" ");}System.out.println();}public static void main(String args[]) {Array array = new Array(5);array.printAll();array.insert(0,3);array.insert(0, 4);array.insert(1, 5);array.insert(2, 2);array.insert(3, 6);array.insert(4, 8);array.printAll();} }

• 運行結(jié)果如下：
  

以上代碼只實現(xiàn)了數(shù)組類的插入和刪除。更多的方法在下面的通用性數(shù)組的實現(xiàn)里面。

3 通用型數(shù)組類的實現(xiàn)

下面是實現(xiàn)通用的數(shù)組類，也就是大家所知的泛型。C++中叫做模板。

下面的代碼已經(jīng)經(jīng)過測試，是可以正常使用的。如果你發(fā)現(xiàn)有其他bug，請在下方留言評論。

代碼如下：

• GenericArray.java

package Array;//這個可能你的不一樣public class GenericArray<T>{private T[] data;private int size;//構(gòu)造函數(shù)public GenericArray(int capacity) {data = (T[])new Object[capacity];size=0;}//無參構(gòu)造方法，默認數(shù)組容量為10public GenericArray() {this(10);}//獲取數(shù)組容量public int getCapacity() {return data.length;}//獲取當前元素個數(shù)public int count() {return size;}//判斷數(shù)組是否為空public boolean isEmpty() {return size==0;}//修改index位置的元素public void set(int index, T e) {checkIndex(index);data[index]=e;}//獲取對應(yīng)index位置的元素public T get(int index) {checkIndex(index);return data[index];}//查看數(shù)組是否包含元素public boolean contains(T e) {for(int i=0;i<this.size;++i) {if(data[i].equals(e))return true;}return false;}//獲取對應(yīng)元素的下標，未找到則返回-1public int find(T e) {for(int i=0;i<this.size;++i) {if(data[i].equals(e))return i;}return -1;}//在index位置插入元素e，時間復(fù)雜度是O（m+n）public void add(int index, T e) {checkIndex(index);//如果當前元素的個數(shù)等于數(shù)組的容量，則將數(shù)組擴容為原來的兩倍if(size==data.length) {resize(2*data.length);}for(int i=size-1;i>=index;--i) {data[i+1]=data[i];}data[index]=e;size++;}//向數(shù)組頭插入元素public void addFirst(T e) {add(0, e);}//向數(shù)組尾插入元素public void addLast(T e) {add(size, e);}// 刪除index位置的元素并返回public T remove(int index) {chaeckIndexForRemove(index);T ret =data[index];for(int i=index+1;i<size;++i) {data[i-1]=data[i];}--size;data[size]=null;//縮小數(shù)組容量if(size == (data.length/4) && (data.length/2)!=0) {resize(data.length/2);}return ret;}//刪除第一個元素public T removeFirst() {return remove(0);}//刪除末尾元素public T removeLast() {return remove(size-1);}//從數(shù)組中刪除指定的元素public void removeElement(T e) {int index=find(e);if(index!=-1) {remove(index);}}@Overridepublic String toString() {StringBuilder builder = new StringBuilder();builder.append(String.format("Array size = %d, capacity = %d \n", size, data.length));builder.append('[');for (int i = 0; i < size; i++) {builder.append(data[i]);if (i != size - 1) {builder.append(", ");}}builder.append(']');return builder.toString();}private void chaeckIndexForRemove(int index) {// TODO Auto-generated method stubif(index < 0 || index >= size) {throw new IllegalArgumentException("remove failed! Require index >=0 and index < size.");}}//擴容方法，時間復(fù)雜度O（n）private void resize(int capacity) {// TODO Auto-generated method stubT[] newData= (T[])new Object[capacity];for(int i=0;i<size;++i) {newData[i]=data[i];}data=newData;}private void checkIndex(int index) {// TODO Auto-generated method stubif(index<0 || index>size) {throw new IllegalArgumentException("Add failed! Require index >=0 and index <= size.");}}//測試用的main，你可以自己寫測試函數(shù)public static void main(String args[]) {GenericArray<Integer> a = new GenericArray<Integer>(5);a.add(0, 2);a.add(1, 4);a.add(2, 3);a.add(3, 7);a.add(4, 9);for(int i=0;i<a.size;++i) {System.out.print(a.get(i)+" ");}System.out.println();a.remove(1);for(int i=0;i<a.size;++i) {System.out.print(a.get(i)+" ");}a.addFirst(23);System.out.println();for(int i=0;i<a.size;++i) {System.out.print(a.get(i)+" ");}a.addLast(24);System.out.println();for(int i=0;i<a.size;++i) {System.out.print(a.get(i)+" ");}} }

• 上述代碼在eclipse中運行結(jié)果如下：

4 總結(jié)

• 注意數(shù)組的插入刪除的效率以及越界訪問

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【数据结构与算法-java实现】三 Java数组类实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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