說到陣列，幾乎每個IT江湖人士都不陌生，甚至過半人還會很自信覺得它很簡單。 的確，在大多數程式語言中幾乎都會有陣列的影子。不過它不僅僅是一種基礎的資料型別，更是一種基礎的資料結構。
一、概念
那什麼是陣列呢? 我們一起來看下定義:
在電腦科學中，陣列資料結構（英語：array data structure），簡稱陣列（英語：Array），是由相同型別的元素（element）的集合所組成的資料結構，分配一塊連續的記憶體來儲存
維基百科
正如以上所述， 陣列在應用上屬於資料的一個集合， 就是一個容器。不過我需要補充一點的是， 陣列在資料結構範疇屬於一種線性資料結構， 也就是隻有前置節點和後續節點的資料結構。除了陣列， 像平時所用的佇列，棧，連結串列等也都是屬於線性結構。
陣列儲存圖形
相比各位IT江湖人士都知道的一件事情, 大部分的變成語言中陣列的下標是從 0 開始編號的, 為什麼這個與我們平時生活中從1開始編號的習慣相比有點”反人類”呢？
因為，陣列在記憶體中是連續儲存的， 當陣列初始化後，陣列的長度固定不變；需要增加陣列長度時，由於陣列的儲存空間附近可能被其他資料儲存的空間佔用， 所以只能建立一片新的儲存空間用來儲存陣列。而獲取陣列元素時，獲取規則為：陣列下標 * 陣列型別位元組大小 + 陣列首地址的方式進行獲取。如：一個int型別（4個位元組）的陣列，假設首地址為“2”。那麼，第一位元素的地址 = 0 * 4 + 2；第二位元素的地址 = 1 * 4 + 2。
我們列出一個公式來進行分析一下。
// 下標從0開始
arr[i] = i * type_bytes(4) + base_address
// 下標從1開始
arr[i] = (i -1) * type_bytes(4) + base_address比較兩個計算公式可以發現公式（2）每次CPU定址需要多一次 i-1的操作，即多了一次減法的指令運算。
對於陣列這種基礎資料結構，無論在哪種高階程式語言中，都是頻繁間接（作為容器的基礎資料結構，比如Java的ArrayList）或者直接被使用的，因此要儘量減少其消耗CPU資源。
二、程式碼實現
<?php
class ArrayStructure
{
// 陣列實際元素
private $size = 0;
// 陣列的容量大小
private $capacity = 0;
// 用於存放資料
private $data = [];
/**
* ArrayStruct constructor.
*
* @param int $capacity 陣列容量大小
*/
public function __construct($capacity = 10)
{
$this->capacity = $capacity;
}
/**
* Notes: 獲取陣列實際元素個數
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:12
*
* @return int
*/
public function getSize(): int
{
return $this->size;
}
/**
* Notes: 擴容
* User: think abel
* Date: 2021/1/10 0010
* Time: 17:08
*
* @param $factor
*/
protected function resize($factor)
{
$this->capacity = $factor * $this->capacity;
}
/**
* Notes: 獲取陣列的容量
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:14
*
* @return int
*/
public function getCapacity(): int
{
return $this->capacity;
}
/**
* Notes: 陣列是否為空
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:16
*
* @return bool
*/
public function isEmpty(): bool
{
return $this->size === 0;
}
/**
* Notes: 往陣列指定位置插入資料
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:27
*
* @param int $index 需要插入的下標/索引
* @param int $ele 需要插入的元素
*/
public function add(int $index, $ele): void
{
// 如果當前的實際大小 等於 當前容量, 則不可以進行插入
try {
if ($this->size === $this->capacity) {
throw new Exception("新增失敗, Array 已經到達最大容量");
}
if ($index < 0 || $index > $this->size) {
throw new Exception("新增失敗, index require >= 0 and <= " . $this->size);
}
/**
* 從最後一個元素開始進行遍歷, 直到下標 為 當前輸入的 下標, 終止
* 每次將當前遍歷的數值 往後 移動一位
*/
for ($i = $this->size - 1; $i >= $index; $i --) {
$this->data[$i + 1] = $this->data[$i];
}
// 目前當前下標還是存在之前的元素, 因為當前元素已經移動到後面一位, 所以直接覆蓋就好
$this->data[$index] = $ele;
// 維護當前實際大小
$this->size ++;
}
catch (Exception $e) {
echo $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 向所有元素後新增一個元素
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:19
*/
public function addLast($element): void
{
$this->add($this->size, $element);
}
/**
* Notes: 向第一位新增一個元素
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:19
*/
public function addFirst(int $element): void
{
$this->add(0, $element);
}
/**
* Notes: 陣列轉字串
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 15:50
*
* @return string
*/
public function toString(): string
{
$str = 'Array: size = ' . $this->size . ',' . 'capacity = ' . $this->capacity . PHP_EOL;
$str .= '[';
for ($i = 0; $i < $this->size; $i ++) {
$str .= $this->data[$i];
if ($i != $this->size - 1) {
$str .= ',';
}
}
$str .= ']';
return $str . PHP_EOL;
}
/**
* Notes: 獲取指定下標位置的元素
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:13
*
* @param int $index
*
* @return int
*/
public function get($index)
{
try {
if ($index < 0 || $index >= $this->size) {
throw new Exception("獲取失敗, index require >= 0 and < " . $this->size);
}
return $this->data[$index];
}
catch (Exception $e) {
return $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 獲取最後一個
* User: think abel
* Date: 2021/1/10 0010
* Time: 15:48
*
* @return int
*/
public function getLast()
{
return $this->get($this->size - 1);
}
/**
* Notes: 獲取第一個
* User: think abel
* Date: 2021/1/10 0010
* Time: 15:48
*
* @return int
*/
public function getFirst()
{
return $this->get(0);
}
/**
* Notes: 修改指定下標位置的元素為 ele
* User: think abel
* Date: 2021/1/9 0009
* Time: 12:04
*
* @param int $index
* @param int $ele
*
* @return string
*/
public function set(int $index, int $ele)
{
try {
if ($index < 0 || $index >= $this->size) {
throw new Exception("獲取失敗, index require >= 0 and < " . $this->size);
}
$this->data[$index] = $ele;
}
catch (Exception $e) {
return $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 刪除指定位置上的元素
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:19
*
* @param int $index
*
* @return int|string
*/
public function remove(int $index): int
{
try {
if ($index < 0 || $index >= $this->size) {
throw new Exception("移除失敗, index require >= 0 and < " . $this->size);
}
$return = $this->data[$index];
for ($i = $index + 1; $i < $this->size; $i ++) {
$this->data[$i - 1] = $this->data[$i];
}
$this->size --;
return $return;
}
catch (Exception $e) {
return $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 刪除第一個
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:39
*
* @return int
*/
public function removeFirst(): int
{
try {
return $this->remove(0);
}
catch (Exception $e) {
return $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 刪除最後一個
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:39
*
* @return int
*/
public function removeLast()
{
try {
return $this->remove($this->size - 1);
}
catch (Exception $e) {
return $e->getMessage();
}
}
/**
* Notes: 如果有元素, 就刪除
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:44
*
* @param int $ele
*
* @return bool
*/
public function removeElement(int $ele): bool
{
$index = $this->find($ele);
if ($index != - 1) {
$this->remove($index);
}
}
/**
* Notes: 是否包含元素
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:22
*
* @param int $ele
*
* @return bool
*/
public function contains(int $ele): bool
{
for ($i = 0; $i < $this->size; $i ++) {
if ($this->data[$i] == $ele) {
return true;
}
}
return false;
}
/**
* Notes: 獲取當前元素的索引
* Author: PhpStorm
* Date: 2021/1/8 0008
* Time: 16:22
*
* @param int $ele
*
* @return int
*/
public function find(int $ele): int
{
for ($i = 0; $i < $this->size; $i ++) {
if ($this->data[$i] == $ele) {
return $i;
}
}
return - 1;
}
}
三、複雜度簡單分析
O: 描述是演算法的執行時間 和 輸入資料之間的關係 — 程式執行時間 和 數資料 成線性關係 O(n)
新增操作
addLast(num) O(1)**刪除操作**
removeLast(num) O(1)查詢操作
getIndex(index) O(1)初次發文章, 歡迎指正檢討.
最後祝各位 新年快樂、永不加班～
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