数据结构(java实现)之顺序表和单链表

简介：

本文介绍了数据结构中线性表的两种实现方式：线性表和链表

顺序表就是在内存中按顺序连续开辟一段空间来存储数据的结构，在java中就是数组，如a所示
链表就是在内存中随机开辟内存一段段存储数据的结构，如图b所示

线性表的接口

使用一个接口表明基本操作的需求：

public interface Ilist {
    //清空线性表
    public void clear();
    //判断线性表是否为空
    public boolean isEmpty();
    //获取线性表的长度
    public int length();
    //获取线性表中的第i个值
    public Object get(int i) throws Exception;
    //往线性表中第i个位置插入一个值
    public void insert(int i,Object x) throws Exception;
    //移除掉线性表中的第i个值
    public void remove(int i) throws Exception;
    //找到线性表中第一次出现x的索引
    public int indexOf(Object x);
    //打印整个线性表
    public void display();
}

顺序表基本操作代码实现

使用顺序表来实现Ilist接口，重写接口中所有的抽象类方法，注释就能看懂大部分，这里需要注意的是插入和删除两个操作，下面图解：

插入操作

从下图可以看出，想要在i-1出插入x，那么就要将该位置后面所有的元素向后移动，并且应该从an开始移动，再a(n-1)，最后把ai从i-1移动到i位置，再插入x

删除操作

删除某个地方的元素后，该位置就会空出来，那么我们只需要把后面的元素依次往前移动补上去就行

public class SqList implements Ilist{
  	//对象数组，存放数据
    private Object[] listElem;
    //用于记录当前顺序表的长度
    private int curLen;

    //构造函数初始化，置长度为0，开辟一个maxSize大小的数组
    public SqList(int maxSize) {
        curLen = 0;
        listElem = new Object[maxSize];
    }

    @Override
    public void clear() {
        //直接置当前数组长度为0即可,不用释放，下次用这一块内存会直接覆盖
        curLen = 0;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return curLen == 0;
    }

    @Override
    public int length() {
        return curLen;
    }

    @Override
    public Object get(int i) throws Exception{
        if(i < 0 || i >= curLen){
            throw new Exception("索引越界");
        }
        return listElem[i];
    }

    @Override
    public void insert (int i, Object x) throws Exception{
        if(curLen == listElem.length){
            throw new Exception("数组满了，无法插入新元素");
        }
      	//注意比较这里i > curLen，上面的get()方法是i >= curLen，因为这里是插入数据，可以在最后插入，因此可以等于curLen
        if(i < 0 || i > curLen){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("索引越界");
        }
      	//要想在某个地方插入，必须先把该位置后面的数组往后移动一下，把该位置空出来才能插入数据
        for (int j = curLen; j > i ; j--) {
            listElem[j] = listElem[j-1];
        }
        listElem[i] = x;
        curLen++;
    }

    @Override
    public void remove(int i) throws Exception{
        if(i < 0 || i >= curLen){
            throw new Exception("索引错误");
        }
      	//从i后面的数据一次往前补上来就行，注意这里j<curLen-1
        for (int j = i; j < curLen-1; j++) {
            listElem[i] = listElem[i+1];
        }
        curLen--;
    }

    @Override
    public int indexOf(Object x) {
        for (int i = 0; i < curLen; i++) {
            if (listElem == x){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public void display() {
        for (int i = 0; i < curLen; i++) {
            System.out.print(listElem[i]+"");
        }
        System.out.println();
    }
}

单链表基本操作代码实现

链表需要先定义一个节点类Node用来存放数据以及指向下一个节点的指针

public class Node {
    public Object data;
    Node next;

    public Node() {
      	//空参构造函数默认调用的是第三个构造函数，创建值域和指针域都为空的头节点
        this(null,null);
    }

    public Node(Object data) {
      	
        this(data,null);
    }

    public Node(Object data, Node next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
}

这里链表的插入和删除操作需要单独进行图解：

插入

先使p指向head节点，往后移动到i-1的位置，第一步使得q.next指向p.next.next，再把p.next连接到q上。注意，这里顺序不能反了，如果反了，链表后半部分就找不到了

删除

import java.util.Scanner;

public class LinkList implements Ilist{
  	//这里书上并没有定义一个记录长度的curLen，书上的链表的长度是从head遍历计算的，目前还没有想清楚
    private int curLen;
    public Node head;

    public LinkList() {

        curLen = 0;
        head = new Node();
    }

    public LinkList(int n, boolean order) throws Exception {
        //order为0时尾插，为1时头插
        this();
        System.out.println("请输入"+n+"个字符串，以回车分割");
        if(!order){
            creatTail(n);
        }
        else{
            creatHead(n);
        }
    }

    @Override
    public void clear() {
        head.data = null;
        head.next = null;
        curLen = 0;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return head.next == null;
    }

    @Override
    public int length() {
        return curLen;
    }

    @Override
    public Object get(int i) throws Exception {
        if (i < 0 || i >= curLen){
            throw new Exception("索引错误");
        }
        Node p = head.next;
        for (int j = 0; j < i; j++) {
            p = p.next;
        }
        return p.data;
    }

    @Override
    public void insert(int i, Object x) throws Exception {
        if (i > curLen){
            throw new Exception("索引错误");
        }
        Node p = head;
        Node q = new Node(x);
      	//j设置为-1是因为p指向的是head，当i为0时他的前驱就是-1
      	//我想要设置头节点就是因为这个原因了，便于插入i=0的元素
        for (int j = -1; j < i - 1; j++) {
            p = p.next;
        }
        q.next = p.next;
        p.next = q;
        curLen++;
    }

    @Override
    public void remove(int i) throws Exception {
        if (i < 0 || i >= curLen){
            throw new Exception("索引错误");
        }
        Node p = head.next;
        for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
            p = p.next;
        }
        p.next = p.next.next;
        curLen--;
    }

    @Override
    public int indexOf(Object x) {
        Node p = head.next;
        int j = 0;
        if (p != null){
            if (p.data == x)
                return j;
            j++;
            p = p.next;
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public void display() {
        Node p = head.next;
        while (p != null){
            System.out.print(p.data+" ");
            p = p.next;
        }
        System.out.println();
    }

    public void creatHead(int n) throws Exception {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            insert(0,sc.next());
        }
    }

    public void creatTail(int n) throws Exception {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            insert(length(),sc.next());
        }
    }

}