結構與算法(1)-----數組
數組——數據結構的鼻祖，可以說數組幾乎能表示一切的數據結構，在每一門編程語言中，數組都是重要的數據結構，當然每種語言對數組的實現和處理也不相同，但是本質是都是用來存放數據的的結構，這裏我們以Java語言為例，來詳細介紹Java語言中數組的用法。
1、Java數組介紹
在Java中，數組是用來存放同一種數據類型的集合，註意只能存放同一種數據類型(Object類型數組除外)。
1.1、數組的聲明
第一種方式：
數據類型 [] 數組名稱 = new 數據類型[數組長度];
第二種方式：
數據類型 [] 數組名稱 = { 數組元素1，數組元素2，數組元素3...... }這種方式聲明數組的同時直接給定了數組的元素，數組的大小由給定的數組元素個數決定。
//聲明數組1,聲明一個長度為3，只能存放int類型的數據 int [] myArray = new int[3]; //聲明數組2,聲明一個數組元素為 1,2,3的int類型數組 int [] myArray2 = {1,2,3};
②、訪問數組元素以及給數組元素賦值
組是存在下標索引的，我們通過下標可以獲取指定位置的元素，數組下標從0開始的，也就是說下標0對應的就是數組中第1個元素，可以很方便的對數組中的元素進行存取操作。
采用如上第二種方式，來聲明一個數組，那麽我們在聲明數組的同時，也對數組進行了初始化賦值。
//聲明數組,聲明一個長度為3，只能存放int類型的數據 int [] myArray = new int[3]; //給myArray第一個元素賦值1 myArray[0] = 1; //訪問myArray的第一個元素 System.out.println(myArray[0]);
上面的myArray 數組，我們只能賦值三個元素，也就是下標從0到2，如果你訪問 myArray[3] ，那麽會報數組下標越界異常
③、數組遍歷
數組有個 length 屬性，是記錄數組的長度的，我們可以利用length屬性來遍歷數組。
//聲明數組2,聲明一個數組元素為 1,2,3的int類型數組 int [] myArray2 = {1,2,3}; for(int i = 0 ; i < myArray2.length ; i++){ System.out.println(myArray2[i]); }
2、用類封裝數組實現數據結構
我們知道一個數據結構必須具有以下基本功能：
①、如何插入一條新的數據項
②、如何尋找某一特定的數據項
③、如何刪除某一特定的數據項
④、如何叠代的訪問各個數據項，以便進行顯示或其他操作
至此，我們已經了解了數組的簡單用法，那麽我們現在用類的思想封裝一個數組，實現如上的四個基本功能：
Ps: 假設操作人是不會添加重復元素的，這裏沒有考慮重復元素，如果添加重復元素了，後面的查找，刪除，修改等操作只會對第一次出現的元素有效。
public class MyArray { private int[] intArray; // 定義一個數組 private int elems; // 定義數組的實際有效長度 private int length; // 定義數組的最大長度 // 默認構造一個長度（最大長度）為50的數組 public MyArray() { elems = 0; length = 50; intArray = new int[length]; } // 構造函數，初始化一個長度為length 的數組 public MyArray(int length) { elems = 0; this.length = length; intArray = new int[length]; } // 獲取數組的有效長度 public int getSize() { return elems; } //遍歷顯示元素 public void display() { for (int i = 0; i < elems; i++) { System.out.print(intArray[i] + " "); } System.out.println(); } /** * 添加元素 * * @param value,假設操作人是不會添加重復元素的，如果有重復元素對於後面的操作都會有影響。 * @return添加成功返回true,添加的元素超過範圍了返回false */ public boolean add(int value) { if (elems == length) { return false; } else { intArray[elems] = value; elems++; } return true; } /** * 根據下標獲取元素 * * @param i * @return查找下標值在數組下標有效範圍內，返回下標所表示的元素 查找下標超出數組下標有效值，提示訪問下標越界 */ public int get(int i) { if (i < 0 || i > elems) { System.out.println("訪問下標越界"); } return intArray[i]; } /** * 查找元素 * * @param searchValue * @return查找的元素如果存在則返回下標值，如果不存在，返回 -1 */ public int find(int searchValue) { int i; for (i = 0; i < elems; i++) { if (intArray[i] == searchValue) { break; } } if (i == elems) { return -1; } return i; } /** * 刪除元素 * * @param value * @return如果要刪除的值不存在，直接返回 false;否則返回true，刪除成功 */ public boolean delete(int value) { int k = find(value); if (k == -1) { return false; } else { if (k == elems - 1) { elems--; } else { for (int i = k; i < elems - 1; i++) { intArray[i] = intArray[i + 1]; } elems--; } return true; } } /** * 修改數據 * * @param oldValue原值 * @param newValue新值 * @return修改成功返回true，修改失敗返回false */ public boolean modify(int oldValue, int newValue) { int i = find(oldValue); if (i == -1) { System.out.println("需要修改的數據不存在"); return false; } else { intArray[i] = newValue; return true; } } }
測試：
public class Test { public static void main(String[] args) { //創建自定義封裝數組結構，數組大小為4 MyArray array = new MyArray(4); //添加4個元素分別是1,2,3,4 array.add(1); array.add(2); array.add(3); array.add(4); //顯示數組元素 array.display(); //根據下標為0的元素 int i = array.get(0); System.out.println(i); //刪除4的元素 array.delete(4); //將元素3修改為33 array.modify(3, 33); array.display(); } }打印結果為：
3、分析數組的局限性
通過上面代碼，我們發現數組能完成一個數據結構的所有功能，並且實現起來也不難，數組既然能完成所有工作，那麽實際應用中為啥不用它來進行所有的數據存儲呢？那肯定是有原因呢。
3.1、數組的局限性分析：
①、插入快，對於無序數組，上面我們實現的數組就是無序的，即元素沒有按照從大到小或者某個特定的順序排列，只是按照插入的順序排列。無序數組新增一個元素很簡單，只需要在數組末尾添加元素即可，但是有序數組卻不一定了，它需要在指定的位置插入。
②、查找慢，當然如果根據下標來查找是很快的。但是通常我們都是根據元素值來查找，給定一個元素值，對於無序數組，我們需要從數組第一個元素開始遍歷，直到找到那個元素。有序數組通過特定的算法查找的速度會比無需數組快，後面我們會講各種排序算法。
③、刪除慢，根據元素值刪除，我們要先找到該元素所處的位置，然後將元素後面的值整體向前面移動一個位置。也需要比較多的時間。
④、數組一旦創建後，大小就固定了，不能動態擴展數組的元素個數。若初始化時你給一個很大的數組大小，就會白白浪費內存空間，若給小了，後面數據個數增加了又添加不進去了。
很顯然，數組雖然插入快，但是查找和刪除都比較慢，而且擴展性差，所以我們一般不會用數組來存儲數據，那有沒有什麽數據結構插入、查找、刪除都很快，而且還能動態擴展存儲個數大小呢，答案是有的，但是這是建立在很復雜的算法基礎上，後面我們也會詳細講解。
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