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java怎么自定义类封装数组实现数据操作

数组做为一种基础的数据存储结构,应用十分广泛。数组是用连续的内存空间来存储固定长度的、相同数据类型的一种数据结构。数据结构是跟语言无关的,这里,使用java来进行数组的相关操作。数组的索引是从0开始的。一数组初始化创建数据有两种方式,一种是先声明一个固定长度的数据,然后再给数组赋值,另一种是直接赋值。第一种:数据类型[]数组名称=new数据类型[长度];这里的[]标识这声明了一个数组,这个[]除了可以放在数据类型后面,也可以放在数组名词后面,效果一样。假如我申明一个长度为2的long类型的数组,并赋值:l

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    数组做为一种基础的数据存储结构,应用十分广泛。数组是用连续的内存空间来存储固定长度的、相同数据类型的一种数据结构。数据结构是跟语言无关的,这里,使用java来进行数组的相关操作。数组的索引是从0开始的。

    java怎么自定义类封装数组实现数据操作

    一 数组初始化

    创建数据有两种方式,一种是先声明一个固定长度的数据,然后再给数组赋值,另一种是直接赋值。

    第一种:

    数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[长度];

    这里的[]标识这声明了一个数组,这个[]除了可以放在数据类型后面,也可以放在数组名词后面,效果一样。假如我申明一个长度为2的long类型的数组,并赋值:

    long[] arr = new long[2];
    arr[0] = 1;
    arr[1] = 2;

    第二种:

    数据类型[] 数组名称 = {元素1,元素2, ...};

    这样在数组初始化的时候直接给数组赋值,数组的长度由元素的个数决定。

    二 自定义类封装数组实现数据操作

    public class MyArray {
    
        // 自定义数组    private long[] arr;
        // 有效数据长度    private int element;
    
        public MyArray(){
            arr = new long[9];
        }
    
        public MyArray(int maxsize){
            arr = new long[maxsize];
        }
        /**
         * 显示数组元素
         */    public void display(){
            System.out.print("[");
            for (int i = 0; i < element; i++) {
                System.out.print(arr[i]+" ");
            }
            System.out.print("]");
        }
    }

    2.1 添加元素

    数组是用连续的内存空间来存储数据的,则每次添加的时候会往当前数组的最后一个元素上添加元素,一次就可以加上元素,所以它的复杂度为O(1),假如定义一个长度为9数组,数组中已经有两个元素,则添加第三个元素如下:

    java怎么自定义类封装数组实现数据操作

    public void add(long value){
        arr[element] = value;
        element++;
    }

    2.2 根据值查询元素位置

    这种查找方式也叫做线性查找,就是根据传入的值循环去遍历元素,来获取对应的位置,理论上平均查询一个元素需要花费N/2次,所以它的复杂度为O(N)。

    public int find(long value){
        int i;
        for (i = 0; i < element; i++) {
            if(value == arr[i]){
                break;
            }
        }
        if(i == element){
            return -1;
        }else {
            return i;
        }
    }

    2.3 根据索引查询元素

    根据索引来查找元素,也就是获取对应位置的元素,其复杂度为O(1)。

    public long get(int index){
        if(index >= element || index < 0){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }else {
            return arr[index];
        }
    }

    2.4 根据索引删除元素

    删除对应索引的元素后,我们需要将所有改索引后面的元素,向前移动一位。假如我要删除索引为2的元素,如下:

    java怎么自定义类封装数组实现数据操作

    理论上平均删除一个元素,我们需要移动N/2次,所以它的时间复杂度也为O(N)。

    public void delete(int index){
        if(index >= element || index < 0){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }else {
            for (int i = index; i < element; i++) {
                arr[index] = arr[index+1];
            }
            element --;
        }
    }

    2.5 修改元素

    修改某个位置的元素,直接根据索引就一次就可以修改对应的元素,所以它的时间复杂度为O(1)。

    public void change(int index,long newValue){
        if(index >= element || index < 0){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }else {
            arr[index] = newValue;
        }
    }

    三 有序数组

    有序数组是数组的一种特殊类型,有序数组中的元素按照某种顺序进行排列。

    3.1 添加元素

    在添加元素的时候,将元素按顺序添加到某个位置。如下,在一个数组中添加一个33的元素。

    java怎么自定义类封装数组实现数据操作

    首先,将索引为3的元素移动到索引为4的位置,然后将索引为2的元素移动到索引为3的位置,最后将33添加到索引为2的位置。理论上插入一个元素需要移动元素的个数为N/2个,所以它的时间复杂度为O(N)。

    public void add(long value){
        int i;
        for (i = 0; i < element; i++) {
            if(arr[i]>value){
                break;
            }
        }
    
        for (int j = element; j > i; j--){
            arr[j] = arr[j-1];
        }
        arr[i] = value;
        element++;
    }

    3.2 二分法根据元素查询索引

    在无序数组中,使用线性法进行查找相关元素,线性法即按索引按个查找。有序数组可以使用二分法来查找元素,二分法是指将一个数组从中间分成两个,判断元素位于哪个数组中,然后重复这样的操作。

    假如有8个元素的一个数组,数组内容为有序的0-7的序列,要查找5这个元素,第一次分成0-3和4-7两个数组,然后再将4-7分成4-5和6-7两个数组,最后再将4-5分成4和5就查询出来具体的元素了,这样分割3次就可以查询出长度为8的数组中具体的元素,其复杂度即为O(logN)(logN在计算机中底数一般指的是2,意思为2的几次方等于n)。

    public int search(long value){
        // 中间值    int middle = 0;
        // 最小值    int low = 0;
        // 最大值    int pow = element;
        while (true){
            middle = (low + pow) / 2;
            if(arr[middle] == value){
                return middle;
            }else if (low > pow){
                return -1;
            }else{
                if(arr[middle] > value){
                    pow = middle - 1;
                }else{
                    low = middle + 1;
                }
            }
        }
    }

    四 总结

    复杂度越低意味着算法更加优秀,所以O(1) > O(logN) > O(N) > O(N^2)。

    算法复杂度
    线性查找O(N)
    二分法查找O(logN)
    无序数组插入O(1)
    有序数组插入O(N)
    无序数组删除O(N)
    有序数组删除O(N)
    1. 无序数组插入快,查找和删除慢

    2. 有序数组查找快,插入和删除慢

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