玩转数据结构之数组

Where to use Data structure?

Data structure

Why learn data structure?

• Get the top company's offer
• Better coding
• Change the world

注意事项

Pythonic的写法可能比逻辑本身更重要, 当然，其他语言也有类似的情况。

arr[]
for i in range(10)
    arr.append(i)
效率低
arr = [i for i in range(10)]

Array

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[10];
        for(int i = 0 ; i < arr.length ; i ++)
            arr[i] = i;

        int[] scores = new int[]{100, 99, 66};
        for(int i = 0 ; i < scores.length ; i ++)
            System.out.println(scores[i]);
        // 数组有可变力（可迭代）的能力
        for(int score: scores)
            System.out.println(score);

        scores[0] = 96;

        for(int i = 0 ; i < scores.length ; i ++)
            System.out.println(scores[i]);
    }
}

然后我看了下class文件

int[] var8 = scores;
        int var4 = scores.length;

        for(int var5 = 0; var5 < var4; ++var5) {
            int score = var8[var5];
            System.out.println(score);
        }

封装自定义数组

public class Array {
    // E代表数据类型
    private E[] data;
    private int size;

    // 构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
    public Array(int capacity){
        data = (E[])new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    // 无参数的构造函数，默认数组的容量capacity=10
    public Array(){
        this(10);
    }

    // 获取数组的容量
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    // 获取数组中的元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 返回数组是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 在index索引的位置插入一个新元素e
    public void add(int index, E e){

        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");

        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 ++;
    }

    // 向所有元素后添加一个新元素
    public void addLast(E e){
        add(size, e);
    }

    // 在所有元素前添加一个新元素
    public void addFirst(E e){
        add(0, e);
    }

    // 获取index索引位置的元素
    public E get(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
        return data[index];
    }

    public E getLast(){
        return get(size - 1);
    }

    public E getFirst(){
        return get(0);
    }

    // 修改index索引位置的元素为e
    public void set(int index, E e){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
        data[index] = e;
    }

    // 查找数组中是否有元素e
    public boolean contains(E e){
        for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
// equals是值比较，==是引用比较
            if(data[i].equals(e))
                return true;
        }
        return false;
    }

    // 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
    public int find(E e){
        for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
            if(data[i].equals(e))
                return i;
        }
        return -1;
    }

    // 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
    public E remove(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");

        E ret = data[index];
        for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
            data[i - 1] = data[i];
        size --;
        data[size] = null; // loitering objects != memory leak 删除size指向的引用。java回收机制就能
           // 当我们使用泛型时，数组中存储的时一个一个的引用。当数组中还存在着一个对象的引用的话，就不会被java自动回收机制所回收
        if(size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0)
            resize(data.length / 2);
        return ret;
    }

    // 从数组中删除第一个元素, 返回删除的元素
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }

    // 从数组中删除最后一个元素, 返回删除的元素
    public E removeLast(){
        return remove(size - 1);
    }

    // 从数组中删除元素e
    public void removeElement(E e){
        int index = find(e);
        if(index != -1)
            remove(index);
    }
    // 从数组删除所有元素e
   public boolean removeAlllElement(E e){
        int index = find(e);
      for(int i = 0;i < size;i++){
            if(index != -1){
                remove(index);
                }
            }
        return true;
 }      
    @Override
    public String toString(){

        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length));
        res.append('[');
        for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
            res.append(data[i]);
            if(i != size - 1)
                res.append(", ");
        }
        res.append(']');
        return res.toString();
    }

    // 将数组空间的容量变成newCapacity大小
    private void resize(int newCapacity){

        E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
        for(int i = 0 ; i < size ; i ++)
            newData[i] = data[i];
        data = newData;
    }
}

Test Example

泛型

动态数组

大概思路就是达到临界值（增加数组容量或者减少数组容量）生成一个新数组，然后内容迁移，最后指向新数组

时间复杂度

均摊 amortized time complexity

复杂度震荡