Java数据结构顺序表的详细讲解

什么是顺序表？

顺序表是一种线性结构，它通过一段连续的存储空间来存储一组元素，每个元素占用一个固定大小的存储单元，元素之间按照一定的顺序紧密排列。

顺序表的实现

在Java中，顺序表可以通过数组实现。数组是一种非常基础的数据结构，它可以用来存储相同类型的数据，数组元素的地址是连续的，因此可以通过下标访问数组中的元素。

实现步骤

1. 定义一个数组，并分配一定大小的空间
2. 在数组中存储元素，并记录当前顺序表的长度
3. 对于插入和删除操作，需要对数组中的元素进行移动，以保持顺序表的有序性

顺序表的示例操作

初始化顺序表

    int[] elementData; // 存放顺序表元素的数组
    int size; // 存储元素的个数

    // 初始化顺序表，给定初始容量
    public SeqList(int initialCapacity) {
        this.elementData = new int[initialCapacity];
        this.size = 0;
    }

在顺序表中插入元素

    // 在指定位置插入元素
    public void insert(int index, int element) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
        }
        // 扩容
        ensureCapacity(size + 1);

        // 将index~size-1的元素向后移动一位
        for (int i = size; i > index; i--) {
            elementData[i] = elementData[i - 1];
        }
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

删除顺序表中的元素

    // 删除指定位置的元素
    public E remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
        }
        E oldValue = (E) elementData[index];

        // 将index+1~size-1的元素向前挪动一位
        for (int i = index; i < size - 1; i++) {
            elementData[i] = elementData[i + 1];
        }
        elementData[--size] = null; // 删除后最后一位为空

        return oldValue;
    }

顺序表的优缺点

优点

1. 顺序表使用数组来实现，因此可以在常量时间内访问任意一个元素
2. 在顺序表的末尾添加或删除元素可以很快地完成，时间复杂度为O(1)
3. 顺序表可以使用简单、直观的方式来访问和处理元素，具有直观性。

缺点

1. 在插入和删除元素时，需要将数组的元素向前或向后移动，这个过程的时间复杂度是O(n)，其中n是元素的个数；
2. 当顺序表的长度超过一定限制时，需要进行扩容操作，这个过程需要重新分配一块更大的数组，并将原有数据复制到新数组中，因此时间复杂度为O(n)；

顺序表与链表的区别

顺序表与链表都是我们常用的线性结构，它们除了内部实现不同以外还有以下区别：

1. 存储方式不同：顺序表的元素存储在一段连续的存储单元中，而链表的元素存储在分散的存储单元中；
2. 访问方式不同：顺序表可以使用下标来直接访问元素，而链表需要从头开始遍历到要访问的元素；
3. 插入和删除操作的性能不同：顺序表进行插入和删除操作时需要移动多个元素，因此耗时较长，而链表只需要修改指针，因此插入和删除操作的时间复杂度为O(1)；
4. 空间占用不同：顺序表需要预先分配一定的存储空间，而链表只需要动态地申请所需要的存储空间。