Java实训数组的心得体会

最近在学习Java的数据结构，Java中的数据结构主要包含了数组、链表、队列、堆、栈、二叉树等等。感觉学习一下这些数据结构以及对应操作这些数据结构的算法，在后续的学习工作中，对基础知识的理解，或者在编程时能更好的优化性能还是有很大帮助的。本文对于想回炉巩固Java基础知识和想从基础开始学习Java数据结构的朋友会有所帮助。

本文只对以上数据结构中的简单类型做阐述，例如数组，文章只描述一维数组，对复杂的多位数组暂不作描述。

一、基本概念

Java数组属于对象类型，所以创建数组时要使用new关键字。即变量是数组的引用，存在内存栈中，具体数据是对象，存在内存堆中。栈中的变量引用了堆中对象的地址。

以下两种方式都可以创建和初始化一个数组，两种方式是等价的。都相当于在内存中new了一块空间来存储数组数据。

int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};下面的创建和初始化方式中，一旦定义了中括号中的数组大小，这个数组长度就不可变了。Java中ArrayList的底层实现也使用了数组，但ArrayList的大小是可变的。有兴趣的朋友可以翻看一下ArrayList的代码实现。每次数组动态增加的长度是原来的1.5倍。这里不多说。int[] array = new int[10];array[0] = 1;array[1] = 2;...array[9] = 10;

建议把中括号放在类型后，而不是放在变量名后。这样可以清楚的说明数组类型是类型的一部分而不是变量的一部分(有点拗口)。

一个对象数组中某个元素的对象值可以为null。

相关算法

对数组的操作简单说就几种，分别是：查找元素、删除元素和插入元素。对于数组本身又分为有序数组和无序数组两种。

在说各个算法之前先把部分代码列出，后续补充具体方法的内容。

public class Array { //成员变量，定义数组 private Integer[] array; // 成员变量，数组元素个数 private int elems; /** * 数组构造函数 * @param max */ public Array(int max) { array = new Integer[max]; elems = 0; } /** * 判断value在数组中是否存在 * @param value * @return 返回对应元素的下标，如果没找到返回-1 */ public int find(Integer value) { // do something } /** * 插入元素 * @param value */ public void insert(Integer value) { // do something  } /** * 删除元素 * @param value * @return 删除掉返回true，否则返回false */ public boolean delete(Integer value) { // do something  }}

无序数组

• 查找：线性查找，遍历整个数组，将匹配项返回。

/** * 判断value在数组中是否存在 * @param value * @return 返回对应元素的下标，如果没找到返回-1 */ public int find(Integer value) { // 循环整个数组，如果找到直接返回下标 for (int i = 0; i < elems; i++) { if (array[j] == value) { return j; } // 如果j是元素的总个数，说明没找到 return -1; }

• 删除：先找到要删除元素对应的下标，将匹配项后的元素前移。

/** * 删除元素 * @param value * @return 删除掉返回true，否则返回false */ public boolean delete(Integer value) { int index = find(value); // index是-1，说明没找到 if (index == -1) { return false; } else { // 找到后，将后面的元素前移 for (int k = index; k < elems; k++) { array[k] = array[k + 1]; } elems--; return true; }}

• 插入：直接插入到数组的最后一位。

/** * 插入元素 * @param value */ public void insert(Integer value) { array[elems] = value; elems++; }

有序数组

• 查找：二分查找(折半查找)，有重复元素，返回最后一个匹配元素的下标。

public int find(Integer searchKey) { //开始下标 int start = 0; //结束下标 int end = elems - 1; while (start <= end) { //中间索引元素 int middle = (start + end) / 2; if (array[middle] > key) { end = middle - 1; } else if (array[middle] < key) { start = middle + 1; } else { return middle; } } return -1;}

• 删除：利用以上二分查找到得到的下标值，将该下标后的元素前移。

/** * 删除元素 * @param value * @return 删除掉返回true，否则返回false */ public boolean delete(long value) { // 查找值是value元素的数组下标 int j = find(value); // 如果下标是数组长度，说明未找到。如：数组长度是10，则最大下标值应为9.如果返回的是10.说明没找到。 if (j == elems) { return false; } else { // 删除的元素后面的元素前移 for (int k = j; k < elems; k++) { array[k] = array[k + 1]; } // 数组元素个数减一 elems--; return true; }}

• 插入：利用以上二分查找得到的下标值，将该下标后的元素后移，并将该元素赋给找到的下标位置。

/** * 插入一个元素 * @param value */public void insert(Integer value) { int i; // 循环数组所有元素，当找到某元素比value大时，说明此处是插入该值的位置。则break。此时i即为要插入的位置。 for (i = 0; i < elems; i++) { if (array[i] > value) { break; } } // 从数组长度开始向前循环，将i值后面的元素后移 for (int k = elems; k > i; k--) { array[k] = array[k - 1]; } // 将value插入到i位置 array[i] = value; // 数组元素个数加一 elems++;}

以上即为不同数组的操作相关算法。

其中针对二分查找算法大家可以参考《Java数据结构与算法》第二版中的描述。下表列出不同数组范围N利用二分查找最多的查找次数。

解释一下上面的表格。如果是从1到10的有序数组，最多比较4次可以找到想要的值下标。以此类推，100->7次，1000->10次。其实就是以2为底数N的对数。