Java数据结构与算法3

第2章数组

2.1 数组概念

数组是一种线性表数据结构，它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。这里我们要抽取出三个跟数组相关的关键词：线性表，连续内存空间，相同数据类型；数组具有连续的内存空间，存储相同类型的数据，正是该特性使得数组具有一个特性：随机访问。但是有利有弊，这个特性虽然使得访问数组边得非常容易，但是也使得数组插入和删除操作会变得很低效，插入和删除数据后为了保证连续性,要做很多数据搬迁工作。

查找数组中的方法有两种：

线性查找：线性查找就是简单的查找数组中的元素
二分法查找：二分法查找要求目标数组必须是有序的。

2.2 无序数组

实现类：

public class MyArray {

//声明一个数组

private long[] arr;

//有效数据的长度

private int elements;

//无参构造函数，默认长度为50

public MyArray(){

arr = new long[50];

}

public MyArray(int maxsize){

arr = new long[maxsize];

}

//添加数据

public void insert(long value){

arr[elements] = value;

elements++;

}

//显示数据

public void display(){

System.out.print("[");

for(int i = 0;i < elements;i++){

System.out.print(arr[i] + " ");

}

System.out.println("]");

}

//根据下标查找数据

public long get(int index){

if(index >= elements || index < 0){

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();

}else{

return arr[index];

}

/**

* 根据值查询

* @param value 需要被查询的值

* @return 被查询值的下标

*/

public int search(int value){

//声明一个变量i用来记录该数据的下标值

int i ;

for(i = 0;i < elements;i++){

if(value == arr[i]){

break;

}

//如果查询到最后一个元素依然没有找到

if(i == elements){

return -1;

}else{

return i;

}

//根据下标删除数据

public void delete(int index){

if(index >= elements || index < 0){

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();

}else{

//删除该元素后，后面所有元素前移一位

for(int i = index; i < elements;i++){

arr[i] = arr[i+1];

}

elements--;

}

/**

* 替换数据

* @param index 被替换的下标

* @param newvalue 新的数据

*/

public void change(int index,int newvalue){

if(index >= elements || index < 0){

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();

}else{

arr[index] = newvalue;

}

} }

优点：插入快（时间复杂度为：O(1)）、如果知道下标，可以很快存储
缺点：查询慢（时间复杂度为：O(n)）、删除慢

2.3 有序数组

实现类：

public class MyOrderArray {

private long[] arr;

private int elements;

public MyOrderArray(){

arr = new long[50];

}

public MyOrderArray(int maxsize){

arr = new long[maxsize];

}

//添加数据

public void insert(int value){

int i;

for(i = 0;i < elements;i++){

if(arr[i] > value){

break;

}

for(int j = elements;j > i;j--){

arr[j] = arr[j -1];

}

arr[i] = value;

elements++;

}

//删除数据

public void delete(int index){

if(index >=elements || index <0){

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();

}else{

for(int i = index;i < elements; i++){

arr[i] = arr[i+1];

}

elements--;

}

//修改数据

public void change(int index,int value){

if(index >= elements || index < 0){

throw new IndexOutOfBoundsException();

}else{

arr[index] = value;

}

//根据下标查询数据

public long get(int index){

if(index >= elements || index < 0){

throw new IndexOutOfBoundsException();

}else{

return arr[index];

}

//展示数据

public void display(){

System.out.print("[");

for(int i = 0; i < elements;i++){

System.out.print(arr[i] + " ");

}

System.out.println("]");

}

//二分法查找数据

public int binarySearch(long value){

//声明三个指针分别指向数组的头，尾，中间

int low = 0;

int pow = elements;

int middle = 0;

while(true){

middle = (low + pow) / 2;

//如果中指针所指的值等于带查询数

if(arr[middle] == value){

return middle;

}else if(low > pow){

return -1;

}else{

if(arr[middle] > value){

//待查询的数在左边,右指针重新改变指向

pow = middle-1;

}else{

//带查询的数在右边，左指针重新改变指向

low = middle +1;

}

}}

优点：查询快（时间复杂度为：O(logn)）
缺点：增删慢（时间复杂度为：O(n)）