python实现动态数组的示例代码
实现一个支持动态扩容的数组并完成其增删改查
#通过python实现动态数组
"""
数组特点：
占用一段连续的内存空间，支持随机（索引）访问，且时间复杂度为O(1)
添加元素时间复杂度：O(n)
删除元素时间复杂度：O(n)
"""
classArr:
def__init__(self,capacity=10):
"""
构造函数
:paramcapacity:数组最大容量，不指定的话默认为10
"""
self._capacity=capacity
self._size=0#数组有效元素的数目，初始化为0
self._data=[None]*self._capacity#由于python的list是动态扩展的，而我们要实现底层具有固定容量、占用一段连续的内存空间的数组，所以用None来作为无效元素的标识
def__getitem__(self,item):
"""让Arr类支持索引操作"""
returnself._data[item]
defgetSize(self):
"""返回数组有效元素的个数"""
returnself._size
defgetCapacity(self):
"""返回当前数组的容量"""
returnself._capacity
defisEmpty(self):
"""判断当前数组是否为空"""
returnself._size==0
defadd(self,index,elem):
"""
向数组中添加一个元素，注意数组占用的是一段连续的内存空间，所以在添加元素后，数组还是要保证这个特点的，因此需要将后面的元素都向后挪一个位置，而且要注意要先从
尾部开始挪，防止元素之间的覆盖
时间复杂度：O(n)
:paramindex:添加的元素所在的索引
:paramelem:所要添加的元素
"""
ifindex<0orindex>self._size:#插入的位置无效
raiseException('AddFiled.Require0<=index<=self._size')
ifself._size==self._capacity:#满了
self._resize(self._capacity*2)#默认扩容当前容量的二倍。容量翻倍要比容量加上一个固定值要好，这样做均摊复杂度为O(1)。具体请百度
foriinrange(self._size-1,index-1,-1):#从尾部开始挪动元素，在index处腾出一个空间
#一定要注意在步长为负数的情况下，区间是左开右闭区间，即(index,self._size-1]，所以是index-1，与正常的左闭右开区间是相反的！
self._data[i+1]=self._data[i]
self._data[index]=elem#将该位置赋值为elem
self._size+=1#数组有效元素数加1
defaddLast(self,elem):
"""
向数组尾部添加元素
时间复杂度：O(1)
:paramelem:所要添加的元素
"""
self.add(self._size,elem)#直接调用add方法，注意不用再次判定合法性了，因为add函数中已经判断过了
defaddFirst(self,elem):
"""
想数组头部添加元素
时间复杂度：O(n)
:paramelem:所要添加的元素
"""
self.add(0,elem)#同理直接调用add方法
defget(self,index):
"""
获得索引index处的元素
时间复杂度：O(1)
:paramindex:数组索引
:return:数组索引处的值
"""
ifindex<0orindex>=self._size:#判断index的合法性
raiseException('Getfailed.Indexisillegal.')
returnself._data[index]
defgetFirst(self):
"""
获得数组首位置元素的值
:return:首位置元素的值
"""
returnself.get(0)#直接调用get函数，安全可靠
defgetLast(self):
"""
获得数组末尾元素的值
:return:末尾元素的值
"""
returnself.get(self._size-1)#直接调用get函数，安全可靠
defset(self,index,elem):
"""
将索引为index的元素的值设为elem
时间复杂度：O(1)
:paramindex:索引
:paramelem:新的值
"""
ifindex<0orindex>=self._size:#判断index的合法性
raiseException('Satfailed.Indexisillegal.')
self._data[index]=elem
defcontains(self,elem):
"""
查看数组中是否存在元素elem，最好不要传入一个浮点数，你懂得。。
时间复杂度：O(n)
:paramelem:目标元素
:return:bool值，存在为真
"""
foriinrange(self._size):#遍历
ifself._data[i]==elem:
returnTrue#找到了就返回True
returnFalse#遍历完了还没找到，就返回False
deffind(self,elem):
"""
在数组中查找元素，并返回元素所在的索引。（如果数组中存在多个elem，只返回最左边elem的索引）
时间复杂度：O(n)
:paramelem:目标元素
:return:元素所在的索引，没找到则返回-1（无效值）
"""
foriinrange(self._size):#遍历数组
ifself._data[i]==elem:
returni#找到就返回索引
return-1#没找到返回-1
deffindAll(self,elem):
"""
找到值为elem全部元素的索引
:paramelem:目标元素
:return:一个列表，值为全部elem的索引
"""
ret_list=Arr()#建立一个新的数组用于存储索引值
foriinrange(self._size):#遍历数组
ifself._data[i]==elem:
ret_list.addLast(i)#找到就将索引添加进ret_list
returnret_list
defremove(self,index):
"""
删除索引为index的元素。index后面的元素都要向前移动一个位置
时间复杂度：O(n)
:paramindex:目标索引
:return:位于该索引的元素的值
"""
ifindex<0orindex>=self._size:#index合法性检查
raiseException('Removefailed.Require0<=indexself._data[max_elem_index]:#如果当前索引的值大于最大值索引处元素的值
max_elem_index=i#更新max_elem_index，这样它还是当前最大值的索引
returnmax_elem_index#遍历完后，将数组的最大值的索引返回
defremoveMax(self):
"""
删除数组中的最大元素，返回最大元素的值，如果有多个最大值，默认值删除最左边那个
时间复杂度：O(n)
:return:最大元素
"""
returnself.remove(self.get_Max_index())#直接调用remove函数删除最大值
defget_Min_index(self):
"""
获取数组中的最小元素的索引，返回最小元素的索引值，如果有多个最小值，默认返回最左边那个的索引
时间复杂度：O(n)
:return:最小元素的索引
"""
ifself.isEmpty():
raiseException('Error,arrayisEmpty!')
min_elem_index=0#记录最小值的索引，初始化为0
foriinrange(1,self.getSize()):#从索引1开始遍历，一直到数组尾部
ifself._data[i]=self._sizeorindex2>=self._size:#合法性检查
raiseException('Indexisillegal')
self._data[index1],self._data[index2]=self._data[index2],self._data[index1]#交换元素
defprintArr(self):
"""对数组元素进行打印"""
foriinrange(self._size):
print(self._data[i],end='')
print('\nSize:%d-----Capacity:%d'%(self.getSize(),self.getCapacity()))
#private
def_resize(self,new_capacity):
"""
数组容量放缩至new_capacity，私有成员函数
:paramnew_capacity:新的容量
"""
new_arr=Arr(new_capacity)#建立一个新的数组new_arr，容量为new_capacity
foriinrange(self._size):
new_arr.addLast(self._data[i])#将当前数组的元素按当前顺序全部移动到new_arr中
self._capacity=new_capacity#数组容量变为new_capacity
self._data=new_arr._data#将new_arr._data赋值给self._data，从而完成数组的容量放缩操作
测试代码
importArray importnumpyasnp np.random.seed(7) test=Array.Arr() print(test.getSize()) print(test.getCapacity()) print(test.isEmpty()) foriinrange(8): test.add(0,np.random.randint(5)) test.printArr() test.addLast(2) test.printArr() print(test.get(3)) test.set(3,10) test.printArr() print(test.contains(10)) print(test.find(4)) test.findAll(1).printArr() test.remove(3) test.printArr() test.removeFirst() test.removeLast() test.printArr() test.removeElement(4) test.printArr() test.removeAllElement(3) test.printArr() foriinrange(30): test.addLast(np.random.randint(10)) test.printArr() print(test[3]) test.swap(0,1) test.printArr()
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