数据结构与算法-线性表

近期在学习数据结构，反反复复已经看过几遍了，也做了一些练习题，但总感觉不记录一下，思路就不是很清晰，所以，从今天开始总结这段时间对数据结构的学习。

 

无论学习什么，基础知识都是最总要的，数据结构也不例外。线性表就是数据结构的基础，很多常见的数据结构都是基于线性表来实现的。

 

那么，什么是线性表呢？官方的定义是：

　　零个或多个数据元素的有限序列

 

可以从两个方面来理解线性表，首先它是一个序列，也就是其中的元素有先后顺序，其次是有限的，对于无线数列，也只能存在于理论数学中。

 

说了这么多，小结一下：

　　1）线性表是数据结构中的基础，它是零个或多个数据元素的有限序列。

      2）线性表中头结点没有直接前驱节点

      3）线性表中尾节点没有直接后继节点

      4）线性表中节点的类型相同

 

每种数据结构都有与之对应的操作，线性表的基本操作包括：初始化、获取长度、是否为空、获取节点、添加节点、删除节点。

线性表包括两种存储方式，一种是顺序存储，一种是链式存储。下面就分别用这两种结构实现线性表的基本操作。

 

线性表的顺序存储：

public class ArrayLineTable<E> {

    private E[] datas;
    private int maxSize;
    private int size;
    
    //初始化
    public ArrayLineTable(int maxSize){
        datas = (E[])new Object[maxSize];
        this.maxSize = maxSize;
        this.size = 0;
    }
    
    public ArrayLineTable(){
        this(10);
    }
    
    
    //添加元素:向最后添加
    public void add(E value){
        //判断线性表是否已满
        if(this.size == maxSize) {
            throw new RuntimeException("线性表已满");
        }
        datas[size] = value;
        this.size ++;
    }
    
    public void add(int index, E value) {
        if(this.size == maxSize){
            throw new RuntimeException("线性表已满");
        }
        
        if(index < 0 || index >= datas.length - 1){
            throw new RuntimeException("索引错误");
        }
        
        //移动元素
        for(int i = datas.length- 1; i <= index; i --) {
            datas[i + 1] = datas[i];
        }
        
        datas[index] = value;
        this.size ++;
    }
    
    
    //删除
    public void delete(int index) {
        
        if(this.size == 0) {
            throw new RuntimeException("线性表为空");
        }
        
        if(index < 0 || index > datas.length - 1){
            throw new RuntimeException("索引错误");
        }
        
        for(int i = index; i < datas.length - 1; i ++) {
            datas[i] = datas[i + 1];
        }
        this.size --;
    }
    
    //查询
    public E get(int index) {
        if(this.size == 0){
            throw new RuntimeException("线性表为空");
        }
        
        if(index < 0 || index > datas.length - 1){
            throw new RuntimeException("索引错误");
        }
        
        return datas[index];
    }
}

 

线性表的连式存储：

public class LinkedLineTable<E> {

    
    private Node<E> head;
    private int size;
    
    //初始化
    public LinkedLineTable(){
        this.head = new Node<E>(null, null);
    }
    
    
    //在链表的末尾添加元素
    public void add(E data){
        
        Node<E> temp = head;
        //遍历到最后一个节点
        while(temp.next != null){
            temp = temp.next;
        }
        
        //创建新的节点
        Node<E> newNode = new Node<E>(data, null);
        temp.next = newNode;
    
        this.size ++;
    }
    
    
    //在指定为位置添加节点
    public void add(E data, int index){
        
        int counter = 0;
        Node<E> temp = head.next;
        while(temp.next != null && counter < index - 1){
            temp = temp.next;
            counter ++;
        }
        
        //遍历到index位置的前一个节点
        //创建一个新的节点
        Node<E> node = new Node<E>(data, null);
        
        node.next = temp.next;
        temp.next = node;
        
        this.size ++;
    }
    
    //删除指定位置上的元素
    public void delete(int index){
        
        if(head.next == null){
            throw new RuntimeException("线性表为空");
        }
        
        if(index >= this.size){
            throw new RuntimeException("索引错误");
        }
        
        int counter = 0;
        Node<E> temp = head.next;
        while(temp.next != null && counter < index - 1){
            temp = temp.next;
            counter ++;
        }
        
        //遍历到index的前一个位置
        //删除index上的节点
        Node<E> delNode = temp.next;
        temp.next = delNode.next;
        delNode.next = null;
        this.size --;
        
        
    }
    
    
    //获取指定位置上的元素
    public E get(int index) {
        
        Node<E> temp = head.next;
        int counter = 0;
        while(temp.next != null && counter < index){
            temp = temp.next;
            counter ++;
        }
        return temp.data;
        
    }
    
    
    
    //打印链表中的值
    public void display(){
        
        Node<E> temp = head.next;
        while(temp != null){
            System.out.print(temp.data + " ");
            temp = temp.next;
        }
        
        System.out.println();
    }
    
    
    private static class Node<T>{
        private T data;
        private Node<T> next;
        
        public Node(T data, Node<T> next){
            this.data = data;
            this.next = next;
        }
    }
}

 

循环链表的实现：

/**
 * Created by Administrator on 2017/5/25.
 */

//循环链表的实现：带有头结点的实现
public class CircleLinkedLineList<E> {


    private Node<E> head;
    //private Node<E> tail;
    private int size;

    //初始化
    public CircleLinkedLineList(){
        this.head = new Node<E>(null, null);
        //tail = head;
        this.head.next = head;

        this.size = 0;
    }


    //尾部添加节点
    public void add(E data){

        //创建新的节点
        Node<E> newNode = new Node<E>(data, null);

        //第一次添加节点
        if(this.head.next == this.head){
            this.head.next = newNode;
            newNode.next = head;

        }else{

            Node<E> temp = head;
            while(temp.next != head){
                temp = temp.next;
            }

            temp.next = newNode;
            newNode.next = head;

        }

        this.size ++;
    }

    //删除链表中的节点
    public void delete(E data){
        Node<E> temp = this.head;

        while(temp.next != head){
            if(temp.next.data.equals(data)){
                Node<E> delNode = temp.next;

                temp.next = delNode.next;
                delNode.next = null;

                this.size --;
            }else{
                temp = temp.next;
            }
        }
    }

    public Node<E> get(int i){
        if(i <= 0 || i >size){
            throw new RuntimeException("索引位置错误");
        }

        Node<E> newNode = new Node<E>(null, null);
        int count = 0;
        Node<E> temp = head;
        while(temp.next != head){

            if(count == i){
                newNode.data = temp.next.data;

            }
            temp = temp.next;
            count ++;

        }
        return newNode;
    }

    //判断链表中是否存在某个元素
    public boolean isContain(E data){
        Node<E> temp = head;

        while(temp.next != head){
            if(temp.next.data.equals(data)){
                return true;
            }
            temp = temp.next;
        }

        return false;
    }



    private static class Node<T> {
        private T data;
        private Node<T> next;

        public Node(T data, Node<T> next){
            this.data = data;
            this.next = next;
        }
    }
}