算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧,隊(duì)列,背包

圖片來(lái)自 unsplash

數(shù)組

在 Java 中本來(lái)就有數(shù)組對(duì)象 , 但是這里我們不用 .

額 , 好吧其實(shí)數(shù)組就是想這樣的 :

String[] strs = ["a","b","c"];

在講鏈表的時(shí)候就說(shuō)過 , 數(shù)組和鏈表 , 數(shù)組地址連續(xù) , 鏈表地址可以不連續(xù) . 這就使得數(shù)組查詢的效率比鏈表高 , 因?yàn)殒湵碇荒軓牡谝粋€(gè)元素開始查詢 , 而數(shù)組只需要知道首地址和索引就可以了快速定位 .

但是有優(yōu)點(diǎn)必有缺點(diǎn) , 數(shù)組因?yàn)榈刂愤B續(xù)的優(yōu)勢(shì)而查詢快 , 但也因?yàn)檫@個(gè)特性 , 增加刪除操作就比鏈表復(fù)雜的多 . 鏈表只需要設(shè)置一下沒一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next屬性 , 雙向鏈表還要考慮prev這個(gè)屬性 ( 關(guān)于nextprev可以看看前面幾篇文章 ) .

而數(shù)組呢 ?

拿增加元素的操作舉例 , 增加一個(gè)元素 , 想想是不是直接在相應(yīng)的位置插進(jìn)去就行了 ? 其實(shí)沒這么簡(jiǎn)單 , 因?yàn)椴樵兊臅r(shí)候 , 我們還會(huì)用到索引東西 , 在數(shù)組中間插入一個(gè)元素 , 這個(gè)元素后界面的元素的索引全都要變 . 刪除數(shù)據(jù)的操作也是這樣 , 索引也都會(huì)變 . 這里就涉及到性能的問題了 , 因?yàn)橹匦略O(shè)置索引很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的 .

數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧 , 隊(duì)列 , 背包

好了 , 現(xiàn)在知道數(shù)組是什么了 , 前面我們用鏈表實(shí)現(xiàn)了棧 , 隊(duì)列和背包 , 現(xiàn)在同樣用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)一次 .

棧 ( Stack )

突然發(fā)現(xiàn)前面有一篇文章已經(jīng)講過棧的實(shí)現(xiàn) , 那這里就不說(shuō)了, 直接放鏈接:

算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):棧的實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用

隊(duì)列 ( Queue )

方法列表

  • void enqueue(Item item) : 加入新元素節(jié)點(diǎn)到隊(duì)列 .
  • Item dequeue() : 刪除最早進(jìn)入隊(duì)列的元素節(jié)點(diǎn) .
  • boolean isEmpty() : 判斷隊(duì)列是否為空 .
  • int size() : 返回隊(duì)列長(zhǎng)度 .
public class Queue<Item> implements Iterable<Item> {

    private Item[] items = (Item[]) new Object[1];

    private int length = 0;

    public Queue() {
    }

    public void enqueue(Item item) {
        if (this.length == this.items.length) {
            resize(2 * this.items.length);
        }
        items[length++] = item;
    }

    private void resize(int max) {
        Item[] temp = (Item[]) new Object[max];
        for (int i = 0; i < this.length; i++) {
            temp[i] = items[i];
        }
        items = temp;
    }

    public Item dequeue() {
        Item item = items[this.length - 1];
        items[--this.length] = null;
        if (this.length == this.items.length / 4) {
            resize(this.items.length / 2);
        }
        return item;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return this.length == 0;
    }

    public int size() {
        return this.length;
    }

    @Override
    public Iterator<Item> iterator() {
        return new ReverseArrayIterator<Item>();
    }
    
    private class ReverseArrayIterator<Item> implements Iterator<Item>{

        private int i = length;
        
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return i>0;
        }

        @Override
        public Item next() {
            return (Item) items[--i];
        }

        @Override
        public void remove() {
            
        }
    }
    
}

這里有一個(gè)私有的resize(int max)方法 , 用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改變?nèi)萘?.

背包 ( Bag )

方法列表

  • void add(Item item) : 添加新元素節(jié)點(diǎn)到背包 .
  • boolean isEmpty() : 判斷背包是否為空 .
  • int size() : 返回背包大小 .
public class Bag<Item> implements Iterable<Item> {

    private int length = 0;
    private Item[] items = (Item[]) new Object[1];

    public Bag(){}

    public void add(Item item){
        if(this.length == this.items.length){
            resize(2*this.items.length);
        }
        items[this.length++] = item;
    }

    private void resize(int max){
        Item[] temp = (Item[]) new Object[max];
        for (int i = 0;i<this.length;i++){
            temp[i] = items[i];
        }
        items = temp;
    }
    
    public boolean isEmpty(){
        return this.length==0;
    }

    public int size(){
        return this.length;
    }

    @Override
    public Iterator<Item> iterator() {
        return new ReverseArrayIterator<Item>();
    }

    private class ReverseArrayIterator<Item> implements Iterator<Item>{

        private int i = length;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return i>0;
        }

        @Override
        public Item next() {
            return (Item) items[--i];
        }

        @Override
        public void remove() {

        }
    }
}
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