(一)線性結構之ArrayList的實現

線性結構定義

如果一個數據元素序列滿足：

（1）除第一個和最後一個數據元素外，每個數據元素只有一個前驅數據元素和一個後繼數據元素；

（2）第一個數據元素沒有前驅數據元素；

（3）最後一個數據元素沒有後繼數據元素。

  則稱這樣的數據結構爲線性結構。

線性表抽象數據類型

線性表抽象數據類型主要包括兩個方面：既數據集合和該數據集合上的操作集合。

數據集合可以表示爲a0,a1,a2,...an-1,每個數據元素的數據類型可以是任意的類型。

操作集合包括如下：

1.求元素個數

2.插入

3.刪除

4.查找

5.判斷是否爲空

5.判斷是否爲空

設計線性表抽象數據類型的Java接口

public interface List {
	// 獲得線性表長度
	public int size();
	// 判斷線性表是否爲空
	public boolean isEmpty();
	// 插入元素
	public void add(int index, Object obj) throws Exception;
	// 刪除元素
	public void delete(int index) throws Exception;
	// 獲取指定位置的元素
	public Object get(int index) throws Exception;
}

設計線性表抽象數據類型的Java的實現

public class ArrayList implements List {
	//默認的順序表的最大長度
	final int defaultSize = 10;
	//當前長度
	int currentSize;
	//最大長度
	int maxSize;
	//對象數組
	Object[] listArray;
        //構造方法，默認大小	
	public ArrayList() {
		init(this.defaultSize);
	}
       //構造方法，設置大小
	public ArrayList(int length) {
		init(length);
	}	
	//線性表的初始化方法
	private void init(int length) {
		maxSize = length;
		this.currentSize = 0;
		listArray = new Object[length];
	}
	//ArrayList的大小
	public int size() {
		return this.currentSize;
	}
	//ArrayList是否爲空
	public boolean isEmpty() {
		return this.currentSize == 0;
	}
	//添加數據
	public void add(int index, Object obj) throws Exception {
		if (this.currentSize == this.maxSize) {
			throw new Exception("線性表已滿，無法插入！");
		}
		if (index < 0 || index >= this.maxSize) {
			throw new Exception("參數錯誤！");
		}
		for (int j = this.currentSize; j > index; j--) {
			listArray[j] = listArray[j - 1];
		}
		listArray[index] = obj;
		this.currentSize++;
	}
	//刪除數據
	public void delete(int index) throws Exception {
		if (this.isEmpty()) {
			throw new Exception("線性表爲空，無法刪除！");
		}
		if (index < 0 || index > this.maxSize - 1) {
			throw new Exception("參數錯誤！");
		}
		for (int j = index; j < this.currentSize - 1; j++) {
			listArray[j] = listArray[j + 1];
		}
		this.currentSize--;
	}
	//查找指定索引的數據
	public Object get(int index) throws Exception {
		if (index < 0 || index >= this.currentSize) {
			throw new Exception("參數錯誤！");
		}
		return listArray[index];
	}
}

ArrayList效率分析

ArrayList插入和刪除一個元素的時間複雜度爲O(n)。

ArrayList支持隨機訪問，ArrayList讀取一個元素的時間複雜度爲O(1)。

ArrayList的優點是：支持隨機訪問，空間利用率高。

ArrayList的缺點是：大小固定，插入和刪除元素需要移動大量的數據。

測試案例：

//學生類
public class Students {

	private String sid;// 學號
	private String name;// 姓名
	private String gender;// 性別
	private int age;// 年齡
    
	public Students()
	{
		super();
	}
	
	public Students(String sid,String name,String gender,int age)
	{
		this.sid = sid;
		this.name = name;
		this.gender = gender;
		this.age =age;
	}
	
	public String toString()
	{
	   return "學號："+this.getSid()+" 姓名："+this.getName()+" 性別："+this.getGender()+" 年齡:"+this.getAge();	
	}
	
	public String getSid() {
		return sid;
	}

	public void setSid(String sid) {
		this.sid = sid;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getGender() {
		return gender;
	}

	public void setGender(String gender) {
		this.gender = gender;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

}

public class ArrayListTest {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		List list = new ArrayList();
		try {
			list.add(0, new Students("S0001", "張三", "男", 18));
			list.add(1, new Students("S0002", "李四", "男", 19));
			list.add(2, new Students("S0003", "王五", "女", 21));
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("*************************");
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			try {
				System.out.println(list.get(i).toString());
			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		try {
			list.delete(1);
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("##############################");
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			try {
				System.out.println(list.get(i).toString());
			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

測試結果：

*************************
學號：S0001 姓名：張三 性別：男 年齡:18
學號：S0002 姓名：李四 性別：男 年齡:19
學號：S0003 姓名：王五 性別：女 年齡:21
##############################
學號：S0001 姓名：張三 性別：男 年齡:18
學號：S0003 姓名：王五 性別：女 年齡:21