Java实现线性表-顺序表示和链式表示

顺序表示和链式表示的比较：

1.读写方式：顺序表可以顺序存取，也可以随机存取；链表只能从表头顺序存取元素；

2.逻辑结构与物理结构：顺序存储时，逻辑上相邻的元素其对应的物理存储位置也相邻；链式存储时，逻辑上相邻的元素，其物理存储位置则不一定相邻；

3.查找、插入和删除操作：

　　按值查找，当线性表在无序的情况下，两者的时间复杂度均为o(n)；而当顺序表有序时，可采用折半查找，此时时间复杂度为o(log n)；

　　按位查找，顺序表支持随机访问，时间复杂度为o(1)；而链表的平均时间复杂度为o(n)。

　　顺序表的插入和删除操作平均需要移动半个表长的元素；链表的插入、删除操作时，只需修改相关节点的指针即可。

4.空间分配：顺序存储一般是基于静态存储分配，一单存储空间装满就不能扩充；链式存储的节点空间只有在需要的时候申请分配，只要内存有足够的空间即可分配。

顺序表示的实现：

public class ArrayList<E> {
    final int defaultSize=0;
    int maxSize;   //线性表的最大长度
    int length;  //线性表当前长度
    Object[] arrayList;   //存储线性表的数组

    /*
     * 构造函数
     */
    public ArrayList(int size){
        initList(size);
    }

        //按给定size初始化顺序表
    public void initList(int size) {
        if(size < 0){
            throw new RuntimeException("数组大小错误：" + size);
        }else{
            this.maxSize= size;
            this.length=0;
            this.arrayList = new Object[size];
        }
    }

         //表长
    public int length() {
        return length;
    }

        //按值查找
    public int locateElem(Object e) {
        for(int i=0 ;i<length;i++){
            if(arrayList[i] == e){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

        //按位查找
    public Object getElem(int i) {
        if(i<0 || i>=length ){
            throw new RuntimeException("参数出错："+i);
        }
        if(length ==0){
            throw new RuntimeException("顺序表为空");
        }
        return arrayList[i];
    }

        //插入
    public void insert(int i, Object e) {
        if(i<0 || i>length+1 ){
            throw new RuntimeException("新元素插入位置有误："+i);
        }
        if(i >= maxSize){
            throw new RuntimeException("顺序表已满，不能再插入新的元素");
        }
        for(int j=length;j<i; j--){
            arrayList[j]=arrayList[j-1];
        }
        arrayList[i]=e;
        length++;
    }

        //删除
    public void delete(int i, Object e) {
        if(i<0 || i > length-1){
            throw new RuntimeException("需删除元素位置有误："+i);
        }
        if(length == 0){
            throw new RuntimeException("顺序表为空，不能删除元素");
        }
        for(int j=i;j<length-1;j++){
            arrayList[j] = arrayList[j+1];
        }
        arrayList[length-1]="";
        length--;
    }

       //判空
    public boolean isEmpty() {
        return length==0 ? true : false;
    }

        //删除顺序表
    public void destroyList() {
        this.arrayList=null;
        this.length=0;
        this.maxSize=0;
    }
}

单链表表示的实现：

class Node<E>{
    E e;  //数据
    Node<E> next; //下一个节点

    Node(){}

    Node(E e){
        this.e = e;
        this.next = null;
    }
}

public class LinkedList<E> {
    private Node<E> header = null;   //头结点
    int size=0;     //链表大小

    public LinkedList() {
        this.header = new Node<E>();
    }

    //得到链表的长度
    public int length() {
        return size;
    }

    //按值查找节点，返回该节点的位置
    public int locateElem(E e) {
        Node<E> temp = header;
        int count = 1;
        while(temp.next != null && temp.e != e){
            temp = temp.next;
            count ++;
        }
        return count;
    }

    //找到第index个位置的节点
    public Node<E> getNode(int index) {
        if(index > size || index < 0){
            throw new RuntimeException("索引值有错：" + index);
        }
        Node<E> temp = new Node<E>();
        temp = header;
        int count=1;
        while(count != index){
            temp = temp.next;
            count ++;
        }
        return temp;
    }

    //尾添加
    public boolean addToLast(E e) {
        if(size == 0){
            header.e = e;
        }else{
            Node<E> newnode = new Node<E>(e);  //根据需要添加的内容封装为节点
            Node<E> last = getNode(size); //得到最后一个节点
            last.next = newnode;
        }
        size ++;
        return true;
    }

    //头添加
    public boolean addTofirst(E e) {
        if(size == 0){
            header.e = e;
        }else{
            Node<E> newnode = new Node<E>(e);  //根据需要添加的内容封装为节点
            newnode.next = header.next;
            header.next = newnode;
        }
        size ++;
        return true;
    }

    //插入到第index个的位置
    public boolean insert(int index, E e) {
        Node<E> newnode = new Node<E>(e);  //根据需要添加的内容封装为节点
        Node<E> cnode = getNode(index-1);  //得到第index-1个节点
        newnode.next = cnode.next;
        cnode.next = newnode;
        size++;
        return true;
    }

    //删除第index个节点
    public boolean delete(int index) {
        Node<E> prinode = getNode(index-1);  //得到被删除的节点的前一个节点
        Node<E> delnode = prinode.next;    //得到被删除的节点
        prinode.next = delnode.next;
        size --;
        return true;
    }

    //判空
    public boolean isEmpty() {
        return size==0 ? true : false;
    }

    public void destroyList() {
        header = null;
        size = 0;
    }

    //输出
    public String toString(){
        StringBuilder s = new StringBuilder("[");
        Node<E> temp = header;
        for(int i=0; i < size;i++){
            s.append(temp.e.toString()+" ");
            temp = temp.next;
        }
        s.append("]");
        return s.toString();
    }
}

双链表表示的实现

class TNode<E>{
    E e;
    TNode<E> prior, next;

    TNode(){}
    TNode(E e){
        this.e = e;
        prior = null;
        next = null;
    }
}

public class DoubleLinkedList<E> {
    private TNode<E> header = null;   //头结点
    int size=0;     //链表大小

    public DoubleLinkedList(){
        this.header = new TNode<E>();
    }

    //尾添加
    public boolean addToLast(E e) {
        if(size == 0){
            header.e = e;
        }else{
            TNode<E> TNode = new TNode<E>(e);  //根据需要添加的内容封装为节点
            TNode<E> last = getNode(size); //得到最后一个节点
            last.next = TNode;
            TNode.prior=last;
        }
        size ++;
        return true;
    }    

    //找到第index个位置的节点
    public TNode<E> getNode(int index){
        if(index > size || index < 0){
            throw new RuntimeException("索引值有错：" + index);
        }
        TNode<E> temp = new TNode<E>();
        temp = header;
        int count =1;
        while(count != index){
            temp = temp.next;
            count ++;
        }
        return temp;
    }

    //插入到第index个的位置
    public boolean insert(int index,E e){
        TNode<E> TNode = new TNode<E>(e);
        TNode<E> cnode = getNode(index-1); //找到第index-1个位置的节点
        TNode.next=cnode.next;
        TNode.prior = cnode;
        cnode.next.prior = TNode;
        cnode.next = TNode;
        size++;
        return true;
    }

    //删除第index个节点
    public boolean delete(int index){
        TNode<E> delnode = getNode(index);
        delnode.prior.next=delnode.next;
        delnode.next.prior= delnode.prior;
        size--;
        return true;
    }
}