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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之?dāng)?shù)組_數(shù)據(jù)分析師
2014-12-10
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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之?dāng)?shù)組_數(shù)據(jù)分析師

數(shù)組是應(yīng)用最廣泛的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常常被植入到編程語(yǔ)言中，作為基本數(shù)據(jù)類(lèi)型使用，因此，在一些教材中，數(shù)組并沒(méi)有被當(dāng)做一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單獨(dú)拿出來(lái)講 解（其實(shí)數(shù)組就是一段連續(xù)的內(nèi)存，即使在物理內(nèi)存中不是連續(xù)的，在邏輯上肯定是連續(xù)的）。其實(shí)沒(méi)必要在概念上做糾纏，數(shù)組可以當(dāng)做學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的敲門(mén)磚， 以此為基礎(chǔ)，了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念以及構(gòu)建方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅是數(shù)據(jù)的容器，還要提供對(duì)數(shù)據(jù)的操作方法，比如檢索、插入、刪除、排序等。

無(wú)序數(shù)組

下面我們建立一個(gè)類(lèi)，對(duì)數(shù)組的檢索、插入、刪除、打印操作進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)便起見(jiàn)，我們假設(shè)數(shù)組中沒(méi)有重復(fù)值（實(shí)際上數(shù)組可以包含重復(fù)值）。

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  1. public class Array { 
  2.        
  3.       private String [] strArray; 
  4.       private int length = 0;       //數(shù)組元素個(gè)數(shù) 
  5.              
  6.       //構(gòu)造方法，傳入數(shù)組最大長(zhǎng)度 
  7.       public Array(int max){ 
  8.              strArray = new String [max]; 
  9.       } 
  10.        
  11.       //檢測(cè)數(shù)組是否包含某個(gè)元素，如果存在返回其下標(biāo)，不存在則返回-1 
  12.       public int contains(String target){ 
  13.              int index = -1; 
  14.              for(int i=0;i<length;i++){ 
  15.                     if(strArray[i] == target){ 
  16.                            index = i; 
  17.                            break; 
  18.                     } 
  19.              } 
  20.              return index; 
  21.       } 
  22.        
  23.       //插入 
  24.       public void insert(String elem) { 
  25.              strArray[length] = elem; 
  26.              length++; 
  27.       } 
  28.        
  29.       //刪除某個(gè)指定的元素值，刪除成功則返回true，否則返回false 
  30.       public boolean delete(String target){ 
  31.              int index = -1; 
  32.              if((index = contains(target)) !=-1){ 
  33.                     for(int i=index;i<length-1;i++){ 
  34.                            //刪除元素之后的所有元素前移一位 
  35.                            strArray[i] =strArray[i+1];   
  36.                     } 
  37.                     length--; 
  38.                     return true; 
  39.              }else{ 
  40.                     return false; 
  41.              } 
  42.       } 
  43.        
  44.       //列出所有元素 
  45.       public void display(){ 
  46.              for(int i=0;i<length;i++){ 
  47.                     System.out.print(strArray[i]+"\t"); 
  48.              } 
  49.       } 
  50.        
  51. } 

 

無(wú)序數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)：插入快，如果知道下標(biāo)，可以很快的存取

無(wú)序數(shù)組的缺點(diǎn)：查找慢，刪除慢，大小固定。

有序數(shù)組

所謂的有序數(shù)組就是指數(shù)組中的元素是按一定規(guī)則排列的，其好處就是在根據(jù)元素值查找時(shí)可以是使用二分查找，查找效率要比無(wú)序數(shù)組高很多，在數(shù)據(jù)量很大時(shí)更加明顯。當(dāng)然缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，當(dāng)插入一個(gè)元素時(shí)，首先要判斷該元素應(yīng)該插入的下標(biāo)，然后對(duì)該下標(biāo)之后的所有元素后移一位，才能進(jìn)行插入，這無(wú)疑增加了很大的開(kāi)銷(xiāo)。

因此，有序數(shù)組適用于查找頻繁，而插入、刪除操作較少的情況。

有序數(shù)組的封裝類(lèi)如下，為了方便，我們依然假設(shè)數(shù)組中是沒(méi)有重復(fù)值的，并且數(shù)據(jù)是按照由小到大的順序排列的。

 

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  1. public class OrderArray { 
  2.       private int [] intArray; 
  3.       private int length = 0;       //數(shù)組元素個(gè)數(shù) 
  4.        
  5.       //構(gòu)造方法，傳入數(shù)組最大長(zhǎng)度 
  6.       public OrderArray(int max){ 
  7.              intArray = new int [max]; 
  8.       } 
  9.        
  10.       //用二分查找法定位某個(gè)元素，如果存在返回其下標(biāo)，不存在則返回-1 
  11.       public int find(int target){ 
  12.              int lowerBound = 0;                 //搜索段最小元素的小標(biāo) 
  13.              int upperBound = length-1;      //搜索段最大元素的下標(biāo) 
  14.              int curIn;                                   //當(dāng)前檢測(cè)元素的下標(biāo) 
  15.              
  16.              if(upperBound<0){     //如果數(shù)組為空，直接返回-1 
  17.                     return -1; 
  18.              } 
  19.              
  20.              while(true){ 
  21.                     curIn =(lowerBound+upperBound)/2; 
  22.                      
  23.                     if(target == intArray[curIn]){ 
  24.                            return curIn; 
  25.                     }else if(curIn ==lowerBound){ 
  26.                     //在當(dāng)前下標(biāo)與搜索段的最小下標(biāo)重合時(shí)，代表搜索段中只包含1個(gè)或2個(gè)元素， 
  27.                     //如果低位元素和高位元素都不等于目標(biāo)元素，證明數(shù)組中沒(méi)有該元素，搜索結(jié)束 
  28.                            if(target !=intArray[upperBound]){ 
  29.                                   return -1; 
  30.                            } 
  31.                     }else{//搜索段中的元素至少有三個(gè)，且當(dāng)前元素不等于目標(biāo)元素 
  32.                            if(intArray[curIn]< target){ 
  33.                                   //如果當(dāng)前元素小于目標(biāo)元素，則將下一個(gè)搜索段的最小下標(biāo)置為當(dāng)前元素的下標(biāo) 
  34.                                   lowerBound =curIn; 
  35.                            }else{ 
  36.                                   //如果當(dāng)前元素大于目標(biāo)元素，則將下一個(gè)搜索段的最大下標(biāo)置為當(dāng)前元素的下標(biāo) 
  37.                                   upperBound =curIn; 
  38.                            } 
  39.                     } 
  40.              } 
  41.       } 
  42.        
  43.       //插入 
  44.       public void insert(int elem) { 
  45.              int location = 0; 
  46.              
  47.              //判斷應(yīng)插入位置的下標(biāo) 
  48.              for(;location<length;location++){ 
  49.                     if(intArray[location] >elem) 
  50.                            break; 
  51.              } 
  52.              //System.out.println(location); 
  53.              //將插入下標(biāo)之后的所有元素后移一位 
  54.              for(inti=length;i>location;i--){ 
  55.                     intArray[i] = intArray[i-1]; 
  56.              } 
  57.              
  58.              //插入元素 
  59.              intArray[location] = elem; 
  60.              
  61.              length++; 
  62.       } 
  63.        
  64.       //刪除某個(gè)指定的元素值，刪除成功則返回true，否則返回false 
  65.       public boolean delete(int target){ 
  66.              int index = -1; 
  67.              if((index = find(target)) != -1){ 
  68.                     for(inti=index;i<length-1;i++){ 
  69.                            //刪除元素之后的所有元素前移一位 
  70.                            intArray[i] = intArray[i+1];   
  71.                     } 
  72.                     length--; 
  73.                     return true; 
  74.              }else{ 
  75.                     return false; 
  76.              } 
  77.       } 
  78.        
  79.       //列出所有元素 
  80.       public void display(){ 
  81.              for(int i=0;i<length;i++){ 
  82.                     System.out.print(intArray[i]+"\t"); 
  83.              } 
  84.              System.out.println(); 
  85.       } 
  86. } 

 

有序數(shù)組最大的優(yōu)勢(shì)就是可以提高查找元素的效率，在上例中，find方法使用了二分查找法，該算法的示意圖如下：

這個(gè)方法在一開(kāi)始設(shè)置變量lowerBound和upperBound指向數(shù)組的第一個(gè)和最后一個(gè)非空數(shù)據(jù)項(xiàng)。通過(guò)設(shè)置這些變量可以確定查找的范圍。然后再while循環(huán)中，當(dāng)前的下標(biāo)curIn被設(shè)置為這個(gè)范圍的中間值。

如果curIn就是我們要找的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則返回下標(biāo)，如果不是，就要分兩種情況來(lái)考慮：如果curIn指向的數(shù)據(jù)項(xiàng)比我們要找的數(shù)據(jù)小，則證明該元素 只可能在curIn和upperBound之間，即數(shù)組后一半中（數(shù)組是從小到大排列的），下輪要從后半段檢索；如果curIn指向的數(shù)據(jù)項(xiàng)比我們要找的 數(shù)據(jù)大，則證明該元素只可能在lowerBound和curIn之間，下一輪要在前半段中檢索。文章來(lái)自：CDA數(shù)據(jù)分析師培訓(xùn)官網(wǎng)

按照上面的方法迭代檢索，直到結(jié)束。

有序數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)：查找效率高

有序數(shù)組的缺點(diǎn)：刪除和插入慢，大小固定

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