Java数据结构与算法分析（一）数组

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本文源码：https://github.com/gozhuyinglong/blog-demos/tree/main/java-data-structures

数组（Array）

数组是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。其特性有：

1、数组是一个线性表，每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。

2、数组的存储元素是连续的，此特性最大的优点是检索速度非常快，但是插入和删除效率很低，为了保证连续性需要做大量的数据搬移工作，下面会有代码示例来说明。

3、数据的大小是固定的，因为在数组定义的时候，需要为它分配连续的内存空间，所以需要预先指定其大小。当存放的数据大于其大小时，我们需要重新分配一块更大的空间，把原来的数据复制过去。下面这段代码解释一个数组arr在必要的时候如何被扩容：

int[] arr = new int[10];
    ...
// 下面我们决定扩大arr
int[] newArr = new int[arr.length * 2];
for(int i = 0, i < arr.length, i++){
   
   
    newArr[i] = arr[i];
}
arr = newArr;

代码示例

插入数据

public static String[] insert(String[] array, int index, String data) {
   
   
    // 判断参数是否合法
    if (array == null || array.length == 0 || index < 0 || index > array.length) {
   
   
        throw new RuntimeException("参数不合法！");
    }
    // 复制出一个长度+1的数组
    String[] newArray = Arrays.copyOf(array, array.length + 1);
    // 将数据从index开始往后移1位；若index为最后一位，则无需移动
    if (array.length > index) {
   
   
        System.arraycopy(newArray, index, newArray, index + 1, newArray.length - index - 1);
    }
    // 将值放到index下标上
    newArray[index] = data;
    return newArray;
}

执行过程（index = 2, data = m）

删除数据

public static String[] remove(String[] array, int index) {
   
   
    // 判断参数是否合法
    if (array == null || index < 0 || index >= array.length) {
   
   
        throw new RuntimeException("参数不合法！");
    }
    // 将数据从index+1处往前移一位
    System.arraycopy(array, index + 1, array, index, array.length - index - 1);
    // 复制出长度-1的数组
    return Arrays.copyOf(array, array.length - 1);
}

执行过程（index = 1）

执行结果

public static void main(String[] args) {
   
   
    String[] array = new String[]{
   
   "a", "b", "c", "d"};

    // 在指定下标处插入数据
    String[] insertArray = insert(array, 2, "m");
    for (String arr : insertArray) {
   
   
        System.out.print(arr);
    }
    System.out.println();

    // 删除指定下标的数据
    String[] removeArray = remove(array, 1);
    for (String arr : removeArray) {
   
   
        System.out.print(arr);
    }
}

输出结果：

abmcd
acd

方法学习

Arrays.copyOf

/**
    original: 原数组
    newLength: 副本数组大小
 */
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength)

复制指定数组，返回数组副本。需指定副本的大小，若副本长度超过原数组，则多余数组会填充为空；若副本长度少于原数组，则会截断原数组，并且此方法不会改变原数组。

其底层调用了System.arraycopy方法

System.arraycopy

/**
    src: 原数组
    srcPos: 原数组起始位置
    desc: 目标数组
    descPos: 目标数组起始位置
    length: 拷贝的长度
 */
public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos, Object dest, int destPos, int length)

将原数组中的数据拷贝到目标数组中，需指定原数组起始位置、目标数组起始位置和要拷贝的长度