03-JAVAAPI-数据结构
目录:
1、自己写的LinkList和arrayList。
2、基本数据结构:链表(list)
为了加深理解,我就自己写了下LinkList和arrayList。
下面贴下代码
链表代码
链表代码
public class MyTwoLinkedList<AnyType> implements Iterable<AnyType> {
private int theSize;
private int modCount = 0;
private Node<AnyType> beginMarker;
private Node<AnyType> endMarker;
private static class Node<AnyType> {
public AnyType data;
public Node<AnyType> prev;
public Node<AnyType> next;
public Node(AnyType d, Node<AnyType> p, Node<AnyType> n) {
data = d;
prev = p;
next = n;
}
}
public MyTwoLinkedList() {
clear();
}
public void clear() {
beginMarker = new Node<AnyType>(null, null, null);
endMarker = new Node<AnyType>(null, beginMarker, null);
beginMarker.next = endMarker;
theSize = 0;
modCount++;
}
public int size() {
return theSize;
}
public Boolean add(AnyType x) {
add(size(), x);
return true;
}
public void add(int idx, AnyType x) {
addBefore(getNode(idx), x);
}
//搜索节点,先判断节点在前半段还是后半段,略提高效率,双链表可以从两个方向查找
private Node<AnyType> getNode(int idx) {
Node<AnyType> p;//一个引用
if (idx < 0 || idx > size())
throw new IndexOutOfBoundsException();
if (idx < size() / 2) {
p = beginMarker.next;
for (int i = 0; i < idx; i++)
p = p.next;
} else {
p = endMarker;
for (int i = size(); i > idx; i--)
p = p.prev;
}
return p;
}
private void addBefore(Node<AnyType> p, AnyType x) {
Node<AnyType> newNode = new Node<AnyType>(x, p.prev, p);//双链表,新增节点插入指向前后
//前后两个节点的指向变化
newNode.prev.next = newNode;
p.prev = newNode;
theSize++;
//修改次数+1
modCount++;
}
public AnyType get(int idx) {
return getNode(idx).data;
}
public AnyType set(int idx, AnyType newVal) {
//一个引用,改变节点值
Node<AnyType> p = getNode(idx);
AnyType oldVal = p.data;
p.data = newVal;
return oldVal;
}
public AnyType remove(int idx) {
return remove(getNode(idx));
}
private AnyType remove(Node<AnyType> p) {
p.next.prev = p.prev;
p.prev.next = p.next;
theSize--;
//修改次数仍+1
modCount++;
return p.data;
}
public java.util.Iterator<AnyType> iterator() {
//返回一个实例化的内部类,该类是迭代器,内部实现
return new MyTwoLinkedList.LinkedListIterator();
}
//实现Iterator接口
private class LinkedListIterator implements java.util.Iterator<AnyType> {
//在内部指向第一个元素
private Node<AnyType> current = beginMarker.next;
//检测在迭代期间集合被修改的情况,分别在next()和迭代器自己的remove()中检查,如果修改次数不同说明在迭代器迭代之外发生了修改行为
//迭代器自己的remove()调用外层类的remove,其中有modCount++,迭代器做出remove()动作后将expectecModCount++,保证迭代期间二者保持一致
private int expectedModCount = modCount;
//okToRemove在next()执行后被置为true,在迭代器自己的remove()执行完后置为false,迭代器自己的remove()执行前检查其是否为true才执行,保证迭代一次才能删除一个,没有其他迭代时删除的方式
private boolean okToRemove = false;
public boolean hasNext() {
return current != endMarker;
}
public AnyType next() {
if (modCount != expectedModCount)
//同一时间修改冲突异常!!
throw new java.util.ConcurrentModificationException();
if (!hasNext())
throw new java.util.NoSuchElementException();
//用一个引用指向并从外部类获取前一个元素数据
AnyType nextItem = current.data;
//实际是改变一个引用的指向使其前进
current = current.next;
okToRemove = true;
return nextItem;
}
public void remove() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new java.util.ConcurrentModificationException();
//不是迭代期间调用此迭代器remove()方法
if (!okToRemove)
throw new IllegalStateException();
//调用外部类方法
//next()使current先指向下一元素,这里移除current前一个元素,这样边迭代边移除,先后移后删除前一个元素
MyTwoLinkedList.this.remove(current.prev);
okToRemove = false;
expectedModCount++;
}
}
}
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双链表头尾放置两个值为null的Node对象,这样使头尾节点的处理也正常化,不会是删除头尾元素成为特别的情况存在。双链表还有就是每个节点存储上下两个节点的信息。删除的开销,在链表来,只是修改删除元素首尾节点的指向而已。而且由于是双链表可以从两端开始遍历,这样,用getNode方法,确认元素是在哪个半段。这样能用最快的速度来遍历。后面的迭代器实现,主要是用modcount参数,来保证链表的一致性的。
ArrayList代码
ArrayList代码
public class MyTestArrayList<AnyType> implements Iterable<AnyType> {
//
//默认容器
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private int theSize;
private AnyType[] theItems;
public MyTestArrayList() {
clear();
}
public void clear() {
theSize = 0;
ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
}
public void ensureCapacity(int newCapacity) {
if (newCapacity < theSize) {
return;
}
AnyType[] old = theItems;
theItems = (AnyType[]) new Object[newCapacity];
for (int i = 0; i < size(); i++) {
theItems[i] = old[i];
}
}
public Boolean add(AnyType x) {
add(size(), x);
return true;
}
public void add(int idx, AnyType x) {
if (idx > size()) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + idx + " Size :" + size());
}
if (theItems.length == size())
ensureCapacity(size() * 2);
for (int i = theSize; i > idx; i--)
theItems[i] = theItems[i - 1];
theItems[idx] = x;
theSize++;
}
public AnyType get(int idx) {
if (idx < 0 || idx > size())
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
return theItems[idx];
}
public AnyType set(int idx, AnyType x) {
if (idx < 0 || idx > size())
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
AnyType oldValue = theItems[idx];
theItems[idx] = x;
return oldValue;
}
public Boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
public int size() {
return theSize;
}
public AnyType remove(int idx) {
AnyType deleteItem = theItems[idx];
for (int i = idx; i < size() - 1; i++) {
theItems[i] = theItems[i + 1];
}
// theSize--;
theItems[--theSize] = null;
return deleteItem;
}
public java.util.Iterator<AnyType> iterator(){
return new ArrayListIterator();
}
public class ArrayListIterator implements java.util.Iterator<AnyType> {
private int current = 0;
public boolean hasNext() {
return current < size();
}
public AnyType next(){
if(!hasNext())
throw new java.util.NoSuchElementException();
return theItems[current++];
}
public void remove(){
//MyArraList.this代表外层类MyArrayList的对象
//--current这里暂解释为remove在next方法后调用,next让current++,
//这里让current回到原来位置,删除它
//因为如果不调用next直接remove,current会出现<0情况
MyTestArrayList.this.remove(--current);
}
}
}
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109
数组相较于上面的链表感觉删除就比较坑了,毕竟不知道要删除哪个元素。如果删除头元素,那么整个数组都要进行一次循环赋值,很坑的。其他的两者基本上都有点类似了。
基本数据结构:链表(list)
作者:C小加 更新时间:2012-7-31
谈到链表之前,先说一下线性表。线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系,即除了第一个和最后一个数据元素之外,其它数据元素都是首尾相接的。线性表有两种存储方式,一种是顺序存储结构,另一种是链式存储结构。
顺序存储结构就是两个相邻的元素在内存中也是相邻的。这种存储方式的优点是查询的时间复杂度为O(1),通过首地址和偏移量就可以直接访问到某元素,关于查找的适配算法很多,最快可以达到O(logn)。缺点是插入和删除的时间复杂度最坏能达到O(n),如果你在第一个位置插入一个元素,你需要把数组的每一个元素向后移动一位,如果你在第一个位置删除一个元素,你需要把数组的每一个元素向前移动一位。还有一个缺点,就是当你不确定元素的数量时,你开的数组必须保证能够放下元素最大数量,遗憾的是如果实际数量比最大数量少很多时,你开的数组没有用到的内存就只能浪费掉了。
我们常用的数组就是一种典型的顺序存储结构,如图1。
链式存储结构就是两个相邻的元素在内存中可能不是相邻的,每一个元素都有一个指针域,指针域一般是存储着到下一个元素的指针。这种存储方式的优点是插入和删除的时间复杂度为O(1),不会浪费太多内存,添加元素的时候才会申请内存,删除元素会释放内存,。缺点是访问的时间复杂度最坏为O(n),关于查找的算法很少,一般只能遍历,这样时间复杂度也是线性(O(n))的了,频繁的申请和释放内存也会消耗时间。
顺序表的特性是随机读取,也就是访问一个元素的时间复杂度是O(1),链式表的特性是插入和删除的时间复杂度为O(1)。要根据实际情况去选取适合自己的存储结构。
链表就是链式存储的线性表。根据指针域的不同,链表分为单向链表、双向链表、循环链表等等。
一、 单向链表(slist)
链表中最简单的一种是单向链表,每个元素包含两个域,值域和指针域,我们把这样的元素称之为节点。每个节点的指针域内有一个指针,指向下一个节点,而最后一个节点则指向一个空值。如图2就是一个单向链表。
一个单向链表的节点被分成两个部分。第一个部分保存或者显示关于节点的信息,第二个部分存储下一个节点的地址。单向链表只可向一个方向遍历。
我写了一个简单的C++版单向链表类模板,就用这段代码讲解一下一个具体的单向链表该怎么写(代码仅供学习),当然首先你要具备C++基础知识和简单的模板元编程。
首先我们要写一个节点类,链表中的每一个节点就是一个节点类的对象。如图3。
代码如下:
template<class T> class slistNode{
public:
slistNode(){next=NULL;}//初始化
T data;//值
slistNode* next;//指向下一个节点的指针
};
第二步,写单链表类的声明,包括属性和方法。
代码如下:
template<class T>
class myslist
{
private:
unsigned int listlength;
slistNode<T>* node;//临时节点
slistNode<T>* lastnode;//头结点
slistNode<T>* headnode;//尾节点
public:
myslist();//初始化
unsigned int length();//链表元素的个数
void add(T x);//表尾添加元素
void traversal();//遍历整个链表并打印
bool isEmpty();//判断链表是否为空
slistNode<T>* find(T x);//查找第一个值为x的节点,返回节点的地址,找不到返回NULL
void Delete(T x);//删除第一个值为x的节点
void insert(T x,slistNode<T>* p);//在p节点后插入值为x的节点
void insertHead(T x);//在链表的头部插入节点
};
第三步,写构造函数,初始化链表类的属性。
代码如下:
template<class T>
myslist<T>::myslist()
{
node=NULL;
lastnode=NULL;
headnode=NULL;
listlength=0;
}
第四步,实现add()方法。
代码如下:
template<class T>
void myslist<T>::add(T x)
{
node=new slistNode<T>();//申请一个新的节点
node->data=x;//新节点赋值为x
if(lastnode==NULL)//如果没有尾节点则链表为空,node既为头结点,又是尾节点
{
headnode=node;
lastnode=node;
}
else//如果链表非空
{
lastnode->next=node;//node既为尾节点的下一个节点
lastnode=node;//node变成了尾节点,把尾节点赋值为node
}
++listlength;//元素个数+1
}
第五步,实现traversal()函数,遍历并输出节点信息。
代码如下:
template<class T>
void myslist<T>::traversal()
{
node=headnode;//用临时节点指向头结点
while(node!=NULL)//遍历链表并输出
{
cout<<node->data<<ends;
node=node->next;
}
cout<<endl;
}
第六步,实现isEmpty()函数,判断链表是否为空,返回真为空,假则不空。
代码如下:
template<class T>
bool myslist<T>::isEmpty()
{
return listlength==0;
}
第七步,实现find()函数。
代码如下:
template<class T>
slistNode<T>* myslist<T>::find(T x)
{
node=headnode;//用临时节点指向头结点
while(node!=NULL&&node->data!=x)//遍历链表,遇到值相同的节点跳出
{
node=node->next;
}
return node;//返回找到的节点的地址,如果没有找到则返回NULL
}
第八步,实现delete()函数,删除第一个值为x的节点,如图4。
代码如下:
template<class T>
void myslist<T>::Delete(T x)
{
slistNode<T>* temp=headnode;//申请一个临时节点指向头节点
if(temp==NULL) return;//如果头节点为空,则该链表无元素,直接返回
if(temp->data==x)//如果头节点的值为要删除的值,则删除投节点
{
headnode=temp->next;//把头节点指向头节点的下一个节点
if(temp->next==NULL) lastnode=NULL;//如果链表中只有一个节点,删除之后就没有节点了,把尾节点置为空
delete(temp);//删除头节点
return;
}
while(temp->next!=NULL&&temp->next->data!=x)//遍历链表找到第一个值与x相等的节点,temp表示这个节点的上一个节点
{
temp=temp->next;
}
if(temp->next==NULL) return;//如果没有找到则返回
if(temp->next==lastnode)//如果找到的时候尾节点
{
lastnode=temp;//把尾节点指向他的上一个节点
delete(temp->next);//删除尾节点
temp->next=NULL;
}
else//如果不是尾节点,如图4
{
node=temp->next;//用临时节点node指向要删除的节点
temp->next=node->next;//要删除的节点的上一个节点指向要删除节点的下一个节点
delete(node);//删除节点
node=NULL;
}
}
第九步,实现insert()和insertHead()函数,在p节点后插入值为x的节点。如图5。
代码如下:
template<class T>
void myslist<T>::insert(T x,slistNode<T>* p)
{
if(p==NULL) return;
node=new slistNode<T>();//申请一个新的空间
node->data=x;//如图5
node->next=p->next;
p->next=node;
if(node->next==NULL)//如果node为尾节点
lastnode=node;
}
template<class T>
void myslist<T>::insertHead(T x)
{
node=new slistNode<T>();
node->data=x;
node->next=headnode;
headnode=node;
}
最终,我们完成一个简单的单向链表。此单向链表代码还有很多待完善的地方,以后会修改代码并不定时更新。
二、 双向链表
双向链表的指针域有两个指针,每个数据结点分别指向直接后继和直接前驱。单向链表只能从表头开始向后遍历,而双向链表不但可以从前向后遍历,也可以从后向前遍历。除了双向遍历的优点,双向链表的删除的时间复杂度会降为O(1),因为直接通过目的指针就可以找到前驱节点,单向链表得从表头开始遍历寻找前驱节点。缺点是每个节点多了一个指针的空间开销。如图6就是一个双向链表。
三、 循环链表
循环链表就是让链表的最后一个节点指向第一个节点,这样就形成了一个圆环,可以循环遍历。单向循环链表可以单向循环遍历,双向循环链表的头节点的指针也要指向最后一个节点,这样的可以双向循环遍历。如图7就是一个双向循环链表。
四、 链表相关问题
1、如何判断一个单链表有环
2、如何判断一个环的入口点在哪里
3、如何知道环的长度
4、如何知道两个单链表(无环)是否相交
5、如果两个单链表(无环)相交,如何知道它们相交的第一个节点是什么
6、如何知道两个单链表(有环)是否相交
7、如果两个单链表(有环)相交,如何知道它们相交的第一个节点是什么
作者:Darren
电话:15110448224
QQ:603026148
以上内容归靳烨所有,如果有什么错误或者不足的地方请联系我,希望我们共同进步。