数据结构——SimpleList的实现

最新推荐文章于 2025-06-26 10:31:51 发布

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本文介绍了一个基于数组实现的SimpleList数据结构，类似于JDK的ArrayList。它包括创建、重置、查询、插入、删除、追加、修改、获取元素及判断表状态等功能。在插入和删除操作中，由于涉及元素移动，时间复杂度为线性。SimpleList适用于初学者练习数据结构的基础操作。

这个SimepleList就是一个最简单的用数组实现的表。为了更好的表达表这个结构的特点，只实现存储int型数组的形式。并且没有结合泛型，接口等机制进行更高层次的抽象处理，不过以后我会在这个基础上编写一个类似JDK中的ArrayList类的数据结构。

这个SimpleList主要涉及以下功能点：

创建表；
重置表；
查询表中数据元素个数；
在位置x插入数据元素；
删除位置x的数据元素；
在尾部追加数据元素；
修改位置x的元素值；
获取位置x的元素值；
判断表是否为空表；
判断表是否已经满；
输出数组当前所有元素。

属性

public static int DEFAULT_CAPACITY ：默认表大小
private int size ：表中元素个数
private int[] elements ：元素数组

构造器

共有两个构造器，一个为使用默认容器大小来构造表，一个则是使用自定义大小。
clear()和init()函数功能见后，主要是用来初始化成员变量的。

public SimpleList(){
    clear();
}

public SimpleList(int size){
    size = 0;
    init(size);
}

函数

inti()初始化元素数组。

public void init(int capacity){
    elements = new int[capacity];
}

clear()函数用默认构造函数重置表的状态

public void clear(){
    size = 0;
    init(DEFAULT_CAPACITY);
}

接下来是典型的一行代码实现的功能。

public int size(){return size;}
public boolean isEmpty(){
    return size == 0 ? true : false;
}
public boolean isFull(){
    return size() == elements.length ? true : false;
}

insert()在指定位置idx插入一个元素，idx的取值范围为0~size. idx为size则在尾部插入元素,其余则是idx位置的前面插入元素。
在插入操作中，其花销是比较昂贵的。因为插入元素时，会涉及到元素的移动。最坏的情况则是在头部插入元素，则需要把原来的所有元素都后移一位，这个函数的时间复杂度是线性增长的。

public boolean insert(int idx, int ele){
    /* 表已满 */
    if(isFull())
        return false;
    /* 判断传入的参数pos是否合法 ,= =,这个和上面的可以合并？*/
    if(idx < 0 || idx > size)
        return false;
    /* idx位置及其后所有数据后移一位 */
    for(int i=size()-1; i >= idx; i--){
        elements[i+1] = elements[i];
    }
    elements[idx] = ele;
    size++;
    return true;
}

append()复用insert()方法，只在数组尾部插入的元素。该方法的时间复杂度是常数，并不涉及元素的移动。

public boolean append(int ele){
    return insert(size(), ele);
}

根据提供的索引获取对应元素的值，这里可能就会涉及到当提供的索引是非法的情况，本实现中该情况处理为抛出一个异常。
同样的根据索引设置新的元素值也是类似的。

public int getElementByPos(int idx) throws IllegalArgumentException{
    if(idx < 0 || idx > size())
        throw new IllegalArgumentException("The param idx is illegal.");
    return elements[idx];
}

public void setElementByPos(int idx, int ele) throws IllegalArgumentException{
    if(idx < 0 || idx > size())
        throw new IllegalArgumentException("The param idx is illegal.");
    elements[idx] = ele;
}

移除数组中的元素的时间复杂度也是线性增长的。当有元素被删除时，可能需要把该元素后的所有元素前移一位，最坏情况就是删除第一个元素。

public boolean remove(int idx){
    /* 判断是否空表 */
    if(isEmpty())
        return false;
    /* 判断idx是否合法 */
    if(idx<0 || idx>size()-1)
        return false;
    /* idx往后的元素前移一位 */
    for(int i=idx; i<size()-1; i++){
        elements[i] = elements[i+1];
    }
    size--;
    elements[size] = 0; /* 初始化移位产生的多余元素 */
    return true;
}

这里重写了toString()方法，打印数组元素，只是为了方便测试看结果。哈哈哈哈哈。。。。

@Override
public String toString() {
    return "ArrayTable [element=" + Arrays.toString(elements) + "] size=" + size;
}

总结

该数据结构实现还是很简单的，纯属入门的练手之作。

源代码

import java.util.Arrays;

/**
 * 用简单数组来实现表的数据结构
 * 该数据结构只要涉及以下功能：
 * 1.创建表; 
 * 2.删除表中所有数据;
 * 3.查询表中数据元素个数;
 * 4.在位置x插入数据元素;
 * 5.删除位置x的数据元素;
 * 6.在尾部追加数据元素;
 * 7.修改某个位置的元素值;
 * 8.获取某个位置的元素值;
 * 9.判断表是否为空表;
 * 10.输出数组当前所有元素.
 * 
 * PS:本版本数组大小不可变.
 * @author Bingo
 * @version 0.1 
 */
public class SimpleList {
    private int[] elements;
    private int size;

    /**
     * 默认表大小
     */
    private final static int DEFAULT_CAPACITY = 8;

    /**
     * 默认构造函数，默认数组大小为64个数据元素
     */
    public SimpleList(){
        clear();
    }

    /**
     * 根据用户的需求创建响应大小的表
     * @param size 表元素个数
     */
    public SimpleList(int size){
        size = 0;
        init(size);
    }

    /**
     * 返回当前表中数据元素个数
     * @return
     */
    public int size(){
        return size;
    }

    /**
     * 判断表是否为空表
     * @return 空表返回true，否则返回false
     */
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0 ? true : false;
    }

    /**
     * 初始化数组
     * @param capacity 数组容量大小
     */
    public void init(int capacity){
        elements = new int[capacity];
    }

    /**
     * 初始化所有数据为0
     */
    public void clear(){
        size = 0;
        init(DEFAULT_CAPACITY);
    }

    /**
     * 判断表是否已满
     * @return 表满了返回true，否则返回false
     */
    public boolean isFull(){
        return size() == elements.length ? true : false;
    }

    /**
     * 在位置idx插入一个元素,其中idx取值为0~size,
     * idx为0则为在头部插入元素,idx为size则在尾部插入元素,
     * 所以本插入函数为在idx位置的前面插入元素,size表示最后一个元素的后面.
     * @param ele 待插入元素值
     * @param idx 插入的位置
     * @return 插入成功返回true，插入失败返回false
     */
    public boolean insert(int idx, int ele){
        /* 表已满 */
        if(isFull())
            return false;
        /* 判断传入的参数pos是否合法 ,= =,这个和上面的可以合并？*/
        if(idx < 0 || idx > size)
            return false;
        /* idx位置及其后所有数据后移一位 */
        for(int i=size()-1; i >= idx; i--){
            elements[i+1] = elements[i];
        }
        elements[idx] = ele;
        size++;
        return true;
    }

    /**
     * 在尾部追加一个元素.
     * @param ele 元素值
     * @return 追加元素成功返回true,否则返回false.
     */
    public boolean append(int ele){
        return insert(size(), ele);
    }

    /**
     * 获取下标为idx的元素，取值范围是0~(size-1).
     * @param idx 元素下标
     * @return 返回获取的元素值
     * @throws IllegalArgumentException 当pos取值范围不合法时抛出异常.
     */
    public int getElementByPos(int idx) throws IllegalArgumentException{
        if(idx < 0 || idx > size())
            throw new IllegalArgumentException("The param idx is illegal.");
        return elements[idx];
    }

    /**
     * 给下标为idx的元素设置一个新的值.
     * @param ele 新的元素值 
     * @param idx 元素的下标
     * @throws IllegalArgumentException 当idx取值范围不合法时抛出异常.
     */
    public void setElementByPos(int idx, int ele) throws IllegalArgumentException{
        if(idx < 0 || idx > size())
            throw new IllegalArgumentException("The param idx is illegal.");
        elements[idx] = ele;
    }

    /**
     * 移除表中下标为idx的元素，idx的取值范围为0~(size-1).
     * @param idx 元素下标
     * @return 删除成功返回true，否则返回false
     */
    public boolean remove(int idx){
        /* 判断是否空表 */
        if(isEmpty())
            return false;
        /* 判断idx是否合法 */
        if(idx<0 || idx>size()-1)
            return false;
        /* idx往后的元素前移一位 */
        for(int i=idx; i<size()-1; i++){
            elements[i] = elements[i+1];
        }
        size--;
        elements[size] = 0; /* 初始化移位产生的多余元素 */
        return true;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "ArrayTable [element=" + Arrays.toString(elements) + "] size=" + size;
    }

}