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[数据结构与算法]数据结构/顺序表+链表

目录

一、顺序表(ArrayList<>)

?Ⅰ、数据域:存放方式

Ⅱ、ArrayList():构造方法

Ⅲ、void add():添加元素,默认在最后添加

Ⅳ、void add(int pos,int data):在pos位置新增元素

Ⅴ、boolean checkPosIndex():判断查找的位置是否合法

Ⅵ 、boolean isFull():判断当前数组是不是满的

Ⅶ、boolean contain(int tofind):判断顺序表是否包含指定元素

Ⅷ、int indexOf():查找指定元素的位置

Ⅸ、boolean checkPosInGet(int pos):判断指定位置是否合法

Ⅹ 、int get(int pos):获取指定位置的元素

ⅠⅠ、set(int pos,int value):将pos位置元素跟新为value

ⅠⅡ、remove(int key):删除第一次出现的元素key

ⅠⅢ、boolean isEmpty():判断顺序表是否为空

ⅠⅣ、int size():返回顺序表的长度

ⅠⅤ、void clear():清空顺序表

ⅠⅥ、void display():打印顺序表

?二、链表(LinkedList<>)

Ⅰ、链表的概念

Ⅱ、void addFirst(int val):头插法

Ⅲ、void addLast(int val):尾插法

Ⅳ、boolean addIndex(int Index,int data):指定位置插入,第一个有效元素的下标为0

Ⅴ、void checkIndexAdd(int index):检查index位置是否合法

Ⅵ、ListNode findIndexSubOne(int index):返回index-1的节点

Ⅶ、boolean contains(int key):判断链表是否包含key元素

Ⅷ、void remove(int key):删除第一次出现key的节点

Ⅸ、void removeAll(int key):删除所有key的节点

Ⅹ、int size():返回数据元素个数

ⅠⅠ、void display():打印链表

ⅠⅡ、void clear():清空链表


前言

本章节是在IntelliJ IDEA集成开发环境测试的结果,内容多适用于学习Java方向数据结构的学者


一、顺序表(ArrayList<>)


读前须知

本章中会用到两个自定义异常:

MyArrayListEmptyException:顺序表为空异常

MyArrayListIndexOutOfException:指定位置超出顺序表有效范围


?Ⅰ、数据域:存放方式

?顺序表的底层其实就是一个数组(泛型),另外还有一个记录数组有效长度的标记。

排除数组长度不够,和标记大小太小的因素就是以下基本结构。另外加了一些初始常量,表示数组的初始大小。这里就使用int来代替泛型的思想,我们只需要知道内部结构是怎么样子的就行了。

泛型通道————<泛型>

int[]? elem;
//顺序表的有效长度
int useSize?;
//表示数组初始化的默认容量
private static final int DEFAULT_SIZE = 10

Ⅱ、ArrayList():构造方法

?使用默认容量初始化数据域

public MyArrayList() {
        this.elem = new int[DEFAULT_SIZE];
    }

Ⅲ、void add():添加元素,默认在最后添加

    public void add(int data) {
        //1、判断是否是满的,如果满的,那么进行扩容
        if (isFull()) {
            //扩容
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem, 2 * this.elem.length);
        }
        //2、不满进行插入
        this.elem[this.usedSize] = data;
        this.usedSize++;
    }

Ⅳ、void add(int pos,int data):在pos位置新增元素

    public void add(int pos, int data) throws MyArrayListIndexOutOfException{
        //判断下标是否是合法的
        if (!checkPosInAdd(pos)) {
            throw new MyArrayListIndexOutOfException("添加方法的pos不合理!");
        }
        //判断是否是满的
        if (isFull()) {
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem, 2 * this.elem.length);

        }
        //挪数据
        for (int i = this.usedSize - 1; i >= pos; i--) {
            this.elem[i + 1] = this.elem[i];
        }
        //挪完了数据
        this.elem[pos] = data;
        this.usedSize++;
    }

Ⅴ、boolean checkPosIndex():判断查找的位置是否合法

    private boolean checkPosInAdd(int pos) {
        if (pos < 0 || pos > this.usedSize) {
            System.out.println("pos位置不合法");
            return false;
        }
        return true;//合法
    }

Ⅵ 、boolean isFull():判断当前数组是不是满的

    public boolean isFull() {
        return this.usedSize == this.elem.length;
    }

Ⅶ、boolean contain(int tofind):判断顺序表是否包含指定元素

    public boolean contains(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if (this.elem[i] == toFind) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

Ⅷ、int indexOf():查找指定元素的位置

    public int indexOf(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if (this.elem[i] == toFind) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

Ⅸ、boolean checkPosInGet(int pos):判断指定位置是否合法

    private boolean checkPosInGet(int pos) {
        if (pos < 0 || pos >= this.usedSize) {
            System.out.println("pos位置不合法");
            return false;
        }
        return true;//合法
    }

Ⅹ 、int get(int pos):获取指定位置的元素

    public int get(int pos) throws MyArrayListIndexOutOfException,MyArrayListEmptyException{
        if (!checkPosInGet(pos)) {
            throw new MyArrayListIndexOutOfException("获取pos下标时,位置不合法");
        }
        //不用写判断空不空 没有问题的
        if (isEmpty()) {
            throw new MyArrayListEmptyException("获取元素的时候,顺序表为空!");
        }
        return this.elem[pos];
    }

ⅠⅠ、set(int pos,int value):将pos位置元素跟新为value

    public void set(int pos, int value) throws MyArrayListIndexOutOfException,MyArrayListEmptyException{
        if (!checkPosInGet(pos)) {
            throw new MyArrayListIndexOutOfException("更新pos下标的元素,位置不合法");
        }
        //如果合法 ,那么其实不用判断顺序表为空的状态了
        if (isEmpty()) {
            throw new MyArrayListEmptyException("顺序表为空!");
        }
        //顺序表为满的情况也可以更新
        this.elem[pos] = value;
    }

ⅠⅡ、remove(int key):删除第一次出现的元素key

    public void remove(int key) throws MyArrayListEmptyException{
        if (isEmpty()) {
            throw new MyArrayListEmptyException("顺序表为空,不能删除!");
        }
        int index = indexOf(key);
        if (index == -1) {
            System.out.println("不存在你要删除的数据");
            return;
        }

        for (int i = index; i < this.usedSize - 1; i++) {
            this.elem[i] = this.elem[i + 1];
        }
        //删除完成
        this.usedSize--;
        // this.elem[usedSize] = null; 如果是引用类型 这里需要置为空
    }

ⅠⅢ、boolean isEmpty():判断顺序表是否为空

    private boolean isEmpty() {
        return this.usedSize == 0;
    }

ⅠⅣ、int size():返回顺序表的长度

    public int size() {
        return this.usedSize;
    }

ⅠⅤ、void clear():清空顺序表

    public void clear() {
        /*
        如果是引用数据类型 得一个一个置为空 这样做才是最合适的
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            this.elem[i] = null;
        }
        this.usedSize = 0;
        */

        this.usedSize = 0;
    }

ⅠⅥ、void display():打印顺序表

    public void display() {
        //usedSize==0
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            System.out.print(this.elem[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

?二、链表(LinkedList<>)


读前须知

本章使用了一个自定义类ListNode,用来表示节点

与一个自定义异常MyListIndexOutOfException,表示指定位置index超出链表范围。异常不做介绍


class ListNode{
    int val;
    ListNode next;
    //指定数据域的构造方法
    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

Ⅰ、链表的概念

链表的类型其实有8种:比如带头单向循环链表,以下组合总共8种

?

注:linkedList的底层是带头双向链表,双向链表就是加了一个前驱引用。

?虽然有这么多种类,但是原理都是相通的,这里我们主要介绍单向不带头非循环链表

单向不带头非循环链表结构如下

?我们把一整个方框叫做一个节点,每个节点有具体的数据域与指向下一个节点的引用,且链表可以使用泛型来确定数据域的类型,下我们使用Int来代替泛型。

Ⅱ、void addFirst(int val):头插法

public void addFirst(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        node.next = this.head;
        this.head = node;
    }

Ⅲ、void addLast(int val):尾插法

public void addLast(int val){
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
        }else {
            ListNode cur = head;
            while (cur.next != null) {
                cur = cur.next;
                }
            //运行到这里时cur.next == null;
            cur.next = node;
        }
}

Ⅳ、boolean addIndex(int Index,int data):指定位置插入,第一个有效元素的下标为0

public void addIndex(int index,int data) throws MyListIndexOutOfException{
        checkIndexAdd(index);
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }
        ListNode node = new ListNode(data);
        ListNode cur = findIndexSubOne(index);
        node.next = cur.next;
        cur.next = node;
}

Ⅴ、void checkIndexAdd(int index):检查index位置是否合法

    private void checkIndexAdd(int index) {
        if(index < 0 || index > size()) {
            throw new MyListIndexOutOfException("任意位置插入的时候,index不合法!");
        }
    }

Ⅵ、ListNode findIndexSubOne(int index):返回index-1的节点

private ListNode findIndexSubOne(int index) {
        ListNode cur = this.head;
        while (index-1 != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        return cur;
}

Ⅶ、boolean contains(int key):判断链表是否包含key元素

public boolean contains(int key) {
        //head == null
        ListNode cur = this.head;
        //cur != null 说明 没有遍历完 链表
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
}

Ⅷ、void remove(int key):删除第一次出现key的节点

public void remove(int key){
 
        if(this.head == null) {
            System.out.println("此时链表为空,不能进行删除!");
            return;
        }
 
        if(this.head.val == key) {
            //判断 第一个节点是不是等于我要删除的节点
            this.head = this.head.next;
            return;
        }
 
        ListNode cur = this.head;
        while (cur.next != null) {
            if(cur.next.val == key) {
                //进行删除了
                ListNode del = cur.next;
                cur.next = del.next;
                return;
            }
            cur = cur.next;
        }
}

Ⅸ、void removeAll(int key):删除所有key的节点

public void removeAllKey(int key){
        if(this.head == null) {
            return;
        }
 
        ListNode cur = this.head.next;
        ListNode prev = this.head;
 
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            }else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        //单独处理了头节点
        if(this.head.val == key) {
            head = head.next;
        }
}

Ⅹ、int size():返回数据元素个数

public int size(){
        int count = 0;
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
}

ⅠⅠ、void display():打印链表

    public void display() {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

ⅠⅡ、void clear():清空链表

public void clear(){
        //this.head = null;//这种做法 比较粗暴!不建议使用
        ListNode cur = this.head;
        ListNode curNext = null;
        while (cur != null) {
            curNext = cur.next;
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        head = null;
}

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