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（注意，这句话只适用大部分线性表，而不是全部。比如，循环链表逻辑层次上也是一种线性表（存储层次上属于链式存储），但是把最后一个数据元素的尾指针指向了首位结点）。

我们说“线性”和“非线性”，只在逻辑层次上讨论，而不考虑存储层次，所以双向链表和循环链表依旧是线性表。

在数据结构逻辑层次上细分，线性表可分为一般线性表和受限线性表。一般线性表也就是我们通常所说的“线性表”，可以自由的删除或添加结点。受限线性表主要包括栈和队列，受限表示对结点的操作受限制。

线性表的逻辑结构简单，便于实现和操作。因此，线性表这种数据结构在实际应用中是广泛采用的一种数据结构。

 

线性表（linear list）是数据结构的一种，一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。数据元素是一个抽象的符号，其具体含义在不同的情况下一般不同。

在稍复杂的线性表中，一个数据元素可由多个数据项（item）组成，此种情况下常把数据元素称为记录（record），含有大量记录的线性表又称文件（file）。

线性表中的个数n定义为线性表的长度，n=0时称为空表。在非空表中每个数据元素都有一个确定的位置，如用ai表示数据元素，则i称为数据元素ai在线性表中的位序。

线性表的相邻元素之间存在着序偶关系。如用（a1，…，ai-1，ai，ai+1，…，an）表示一个顺序表，则表中ai-1领先于ai，ai领先于ai+1，称ai-1是ai的直接前驱元素，ai+1是ai的直接后继元素。当i=1,2，…，n-1时，ai有且仅有一个直接后继，当i=2，3，…，n时，ai有且仅有一个直接前驱。

 

线性表的基本操作，如果需要实现一个线性表，程序首先需要确定该线性表的每个数据元素。接下来，应为为线性表实现如下基本操作:

1.初始化

2.返回线性表的长度

3.获取指定索引处的元素

4.按值查找数据元素的位置

5.直接插入数据元素

6.向指定位置输入数据元素

7.直接删除数据元素

8.删除线性表中指定位置的数据元素

9.判断线性表是否为空

10.清空线性表

 

**** 顺序结构的线性表

 

import java.util.Arrays;

/**
 * <p>实现一个顺序结构的线性表</p>
 * @author:774346810@qq.com
 * @date:2017-5-30
 */
public class SequenceList<T> {
    private int DEFAULT_SIZE = 16;
    //保存数组长度
    private int capacity;
    //定义一个数组用于保存顺序线性表的元素
    private Object[] elementData;
    //保存在顺序表中元素的当前个数
    private int size = 0;
    //以默认数组长度创建空顺序线性表
    public SequenceList(){
        capacity = DEFAULT_SIZE;
        elementData = new Object[capacity];
    }
    //以一个初始化元素创建顺序线性表
    public SequenceList(T element){
        this();
        elementData[0] = element;
        size++;
    }
    /**
     * 以指定长度的数组来创建顺序线性表
     * @param element 指定顺序线性表中的第一个元素
     * @param initSize 指定顺序线性表底层数组的长度
     */
    public SequenceList(T element , int initSize){
        capacity = 1;
        //把capacity设为大于initSize的最小的2的n次方
        while(capacity < initSize){
            capacity = capacity << 1;
        }
        elementData = new Object[capacity];
        elementData[0] = elementData;
        size++;
    }
    //获取顺序线性表的长度
    public int size(){
        return size;
    }
    //获取顺序线性表中索引为i处的元素
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public T get(int i){
        if(i < 0 || i > size - 1){
            throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
        }
        return (T) elementData[i];
    }
    //查找顺序线性表中指定元素的索引
    public int locate(T element){
        for(int i = 0;i < elementData.length;i++){
            if(elementData[i].equals(element)){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    //向顺序线性表的指定位置插入一个元素
    public void insert(T element , int index){
        if(index < 0 || index > size - 1){
            throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
        }
        ensureCapacity(size + 1);
        //将指定索引处之后的所有元素向后移动一格
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index+1, size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    //在线性顺序表的开始处添加一个元素
    public void add(T element){
        insert(element, size);
    }
    //很麻烦，而且性能很差
    private void ensureCapacity(int minCapacity) {
        //如果数组的原有长度小于目前所需的长度
        if(minCapacity > capacity){
            //不断地将capacity * 2，直到capacity大于minCapacity
            while(capacity < minCapacity){
                capacity <<= 1;
            }
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, capacity);
        }
    }
    //删除顺序线性表中指定索引处的元素
    public T delete(int index){
        if(index < 0|| index > size){
            throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
        }
        T oldValue = (T) elementData[index];
        int numMoved = size - index - 1;//如果size 为 2 index 为1 则 numMoved 为1
        if(numMoved > 0){
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
        }
        //清空最后一个元素
        elementData[--size] = null;
        return oldValue;
    }
    //删除顺序线性表中最后一个元素
    public T remove(){
        return delete(size - 1);
    }
    //判断顺序线性表是否为空
    public boolean empty(){
        return size == 0;
    }
    //清空线性表
    public void clear(){
        //将底层数组所有元素赋为null
        Arrays.fill(elementData, null);
        size = 0;
    }
    public String toString(){
        if(size == 0){
            return "[]";
        } else {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for(int i = 0;i < size;i++){
                sb.append(elementData[i].toString() + ",");
            }
            int len = sb.length();
            return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
        }
    }
}