线性表

线性表（linear list）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列…

线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。但是在物理结构上并不一定是连续的，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。

顺序表

顺序表是用一段物理地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储。在数组上完成数据的增删查改。

接口实现

public class SeqList {
    private int[] array;
    private int size;
    // 默认构造方法
    SeqList(){ }
    // 将顺序表的底层容量设置为initcapacity
    SeqList(int initcapacity){ }
    // 新增元素,默认在数组最后新增
    public void add(int data) { }
    // 在 pos 位置新增元素
    public void add(int pos, int data) { }
    // 判定是否包含某个元素
    public boolean contains(int toFind) { return true; }
    // 查找某个元素对应的位置
    public int indexOf(int toFind) { return -1; }
    // 获取 pos 位置的元素
    public int get(int pos) { return -1; }
    // 给 pos 位置的元素设为 value
    public void set(int pos, int value) { }
    //删除第一次出现的关键字key
    public void remove(int toRemove) { }
    // 获取顺序表长度
    public int size() { return 0; }
    // 清空顺序表
    public void clear() { }
    // 打印顺序表，注意：该方法并不是顺序表中的方法，为了方便看测试结果给出的
    public void display() { }
}

实现后

public class SeqList {
    private int[] elem;
    //顺序表内部是数组实现的
    private int usedSize;
    //顺序表中已拥有的元素个数
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 5;
	//默认初始容量 顺序表是动态的 
    public SeqList() {
        this.elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];
        //初始化数组
    }
	
	//该方法是我们为了展示 其实并没有
    public void display() {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            System.out.print(this.elem[i] + " ");
        }
        //遍历数组打印
        System.out.println();
    }

	private boolean isFull() {
        return usedSize == elem.length;
        //判断顺序表是否为满
        //如果满了返回true 没满返回false
    }

    private void resize() {
        elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        //扩容方法
        //扩容为当前容量的二倍
    }
    public void add(int data) {
        if (isFull()) {
            resize();
            //判断是否满
            //满了扩容
        }
        this.elem[usedSize] = data;//默认向尾部添加元素
        usedSize++;
    }

    public boolean contains(int toFind) {
    //判断是否包含某个元素
    //遍历数组查找
        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
            if (toFind == elem[i]) {
            //这里用 == 判断
            //如果顺序表存放的是引用类型 则用equals方法
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public int indexOf(int toFind) {
    //查找指定元素的下标
    //遍历数组查找
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if (elem[i] == toFind) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    
     private boolean checkPos(int pos) {
     //内部封装的方法
     //检查下标的合法性
     //如果下标超出了顺序表的下标范围 则返回false
        if (pos < 0 || pos >= usedSize) {
            return false;
        }
        return true;
    }
    private boolean isEmpty(){
    	//判断顺序表是否为空
        return usedSize == 0;
    }

    public int get(int pos) {
    //获得下标位置的元素
        if (!checkPos(pos)) {
        //先检查下标的合法性
        //如果不合法 抛出自定义异常
            throw new PosOutOfBoundsExcption("get获取元素时，元素下标不合法");
        }
        return elem[pos];
        //如果下标合法则返回下标位置的元素
    }

    public void add(int pos, int data){
    //在指定下标位置增添新元素
    //与上边在尾部插入元素形成重载
        if(pos < 0 || pos > this.usedSize){
            throw new PosOutOfBoundsExcption("add元素时 下标不合法");
        }//先判断下标的合法性
        if (isFull()){
            resize();
        }//判断是否需要扩容
        for (int i = this.usedSize - 1; i >= pos ; i--) {
            this.elem[i+1] = this.elem[i];
        }//将下标和下标位置后的元素向后移动一格 为新元素创造空间
        this.elem[pos] = data;//将元素插入下标位置
        this.usedSize++;
    }
    public void remove(int toRemove){
    //移除一个元素
        if(isEmpty()){
            return;
        }//如果顺序表中没有元素则不需要移除
        int index = indexOf(toRemove);
        //获取要移除元素的下标
        if(index == -1){
            return;
        }//如果该元素不存在 则不需要移除
        for (int i = index; i < usedSize; i++) {
            this.elem[i] = this.elem[i+1];
        }
        //将该元素后的所有元素向前移动一格 覆盖掉要移除的元素 完成删除
        usedSize --;
        //如果为引用类型
        //elem[usedSize] = null;
    }
    public void clear(){
    //清除顺序表中所有元素
        //如果为引用类型
//        for (int i = 0; i < usedSize; i++) {
//            this.elem[i] = null;
//        }
        usedSize = 0;
    }
}

ArrayList

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架图如下：

ArrayList使用

ArrayList的构造

public class test3 {
    public static void main(String[] args) {
// ArrayList创建，推荐写法
// 构造一个空的列表
        List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
// 构造一个具有10个容量的列表
        List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
        list2.add(1);
        list2.add(2);
        list2.add(3);
// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>已经限定了，list2中只能存储整形元素
// list3构造好之后，与list中的元素一致
        ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);
// 避免省略类型，否则：任意类型的元素都可以存放，使用时将是一场灾难
        List list4 = new ArrayList();
        list4.add("111");
        //字符串
        list4.add(100);
        //整型
    }
}

ArrayList常见操作

常用方法就是我们实现的方法

ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        //插入五个元素
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        list.add(5);
        // 使用下标+for遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.print(list.get(i) + " ");
        }
        System.out.println();
        // 借助foreach遍历
        for (Integer integer : list) {
            System.out.print(integer + " ");
        }
        System.out.println();
        //迭代器遍历
        //因为list实现了Iterable接口
        Iterator<Integer> it = list.listIterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
        System.out.println();
        
    }

ArrayList的扩容机制

三种构造方法

可以看到ArrayList默认容量是10

带参数的构造方法


不带参数的构造方法

也为空

参数为集合类的构造方法

grow方法 也就是扩容方法

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        //保留扩容前的大小
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //新大小为原来的1.5倍
        //原来大小+原来的大小/2
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
        //如果新容量小于最小容量
        //则使用最小容量扩容
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        //如果新容量超出最大容量 调用hugeCapacity方法
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        //将数组按照newCapacity扩容
    }

看一个add方法

 public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //确保容量足够add
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

ensureCapacityInternal方法

这个方法调用了calculateCapacity方法

ArrayList实现简单的洗牌算法

我们要实现洗牌算法 首先应该要有一副扑克牌

扑克牌的属性有花色 和数字

根据属性我们可以抽象出一个扑克牌类

public class Card {
    public int value;
    //牌面值
    public String suit;
    //花色

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("[%s,%d]",suit,value);
    }
}

接下来要创建一副扑克牌 我们用ArrayList存储扑克牌

public class CardTest {
    public static final String[] SUITS = {"♠","♥","♣","♦"};
    //定义四个花色
    public static List<Card> setCard(){
        List<Card> cards = new ArrayList<Card>(52);
        //不包含大小王 52张牌
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            for (int j = 1; j <= 13 ; j++) {
                String suit = SUITS[i];
                //获取一个花色
                Card card = new Card();
                card.value = j;
                card.suit = suit;
                //创建一张牌 将值和花色初始化好
                cards.add(card);
                //将创建好的扑克牌放进牌堆中
            }
        }
        return cards;
    }
}

我们打印出来扑克 发现扑克牌已经创建好了 但是扑克牌是非常有序的 在使用之前还需要对扑克牌进行打乱顺序

    private static void swap(List<Card> cards, int i, int j) {
        Card card = cards.get(i);
        cards.set(i,cards.get(j));
        cards.set(j,card);
    }

    private static void shuffle(List<Card> cards) {
        Random random = new Random(20230409);
        for (int i = 0; i < cards.size(); i++) {
            int r = random.nextInt(52-i);
            //创建一个随机数
            swap(cards,i,r);
        }
    }
    //每次循环都将牌和后面的牌中其中一张交换 达到洗牌的效果