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数据结构之ArrayList与顺序表（下）

作者：2023面试高手 | 2024-06-16 01:32:57

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数据结构之ArrayList与顺序表（下）

找往期文章包括但不限于本期文章中不懂的知识点：

个人主页：我要学编程(ಥ_ಥ)-CSDN博客

所属专栏：数据结构（Java版）

目录

ArrayList的具体使用 

118. 杨辉三角

扑克洗牌算法 

接上篇：数据结构之ArrayList与顺序表（上）-CSDN博客

ArrayList的具体使用 

118. 杨辉三角

给定一个非负整数 numRows，生成「杨辉三角」的前 numRows 行。

在「杨辉三角」中，每个数是它左上方和右上方的数的和。

示例 1:

输入: numRows = 5
输出: [[1],[1,1],[1,2,1],[1,3,3,1],[1,4,6,4,1]]

示例 2:

输入: numRows = 1
输出: [[1]]
  • 1 <= numRows <= 30

分析：首先是一个杨辉三角的问题，杨辉三角其实就是一个只有一半的二维数组。 

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 打印杨辉三角
  4.         Scanner scanner = new Scanner(System.in);
  5.         int n = scanner.nextInt();
  6.         int count = 0;
  7.         // 创建一个n行n列的二维数组
  8.         int[][] array = new int[n][n];
  9.         for (int i = 0; i < n; i++) {
  10.             for (int j = 0; j < n; j++) {
  11.                 if (i == j) {
  12.                     array[i][j] = 1;
  13.                 }else if (j == 0) {
  14.                     array[i][j] = 1;
  15.                 }else {
  16.                     // 只有从第二行开始才会有下面的规律
  17.                     if (i >= 2) {
  18.                         array[i][j] = array[i-1][j] + array[i-1][j-1];
  19.                     }
  20.                 }
  21.             }
  22.         }
  23.         for (int[] x:array) {
  24.             for (int y:x) {
  25.                 if (y != 0) {
  26.                     System.out.print(y+" ");
  27.                 }
  28.             }
  29.             System.out.println();
  30.         }
  31.     }
  32. }

打印结果：

注意：杨辉三角还有一个规律就是第 i-1 行有 i 个元素。 

这里主要的难点是：List<List<Integer>>   这个代码的意思是什么？分开看，List<Integer> 这个代码的意思是有一个线性表，这个线性表中存放的是 Integer 类型。List<List<Integer>> 难道这个代码的意思是有一个线性表，这个线性表里面存放的是一个线性表？没错！不过这个不叫线性表了。如果我们把这个List看成一个数组，那就是一个数组里面存放的是一个一个的数组元素，然后这些数组元素里面的元素是一个一个的整形包装类。这就是二维数组嘛！二维数组里面是一个一个的一维数组，而一维数组里面是一个一个的整型元素。

例如：

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 二维数组
  4.         // 根据顺序表的特点这个二维数组为0行0列
  5.         List<List<Integer>> list = new ArrayList<>(); 
  6.         //二维数组的初始化
  7.         list.add(new ArrayList<>()); // 二维数组的元素是一维数组
  8.         list.add(new ArrayList<>()); // 二维数组的元素是一维数组
  9.         list.add(new ArrayList<>()); // 二维数组的元素是一维数组
  10.         // 一维数组的初始化
  11.         list.get(0).add(10); // list.get(0)得到的是下标为0的一维数组，接着尾插10
  12.         list.get(1).add(20); // list.get(1)得到的是下标为1的一维数组，接着尾插20
  13.         list.get(2).add(30); // list.get(2)得到的是下标为2的一维数组，接着尾插30
  14.     }
  15. }

画图理解：

 上面搞懂了，就可以开始做题了。这个题目的意思就是让我们把存放杨辉三角二维数组改成一个ArrayList。

根据我们用二维数组做题时的代码改编一下就可以了。

下面是改编的代码：

方法一：

  1. public class Test {
  2.     public static List<List<Integer>> generate(int numRows) {
  3.         // 创建一个二维数组
  4.         List<List<Integer>> list = new ArrayList<List<Integer>>();
  5.         for (int i = 0; i < numRows; i++) {
  6.             // 不用下标直接尾插也是可以的
  7.             list.add(i, new ArrayList<>());
  8.         }
  9.         // 开始为二维数组存放元素
  10.         for (int i = 0; i < numRows; i++) {
  11.             List<Integer> list1 = list.get(i);
  12.             //        注意这里j的条件
  13.             for (int j = 0; j <= i; j++) {
  14.                 if (i == j) {
  15.                     list1.add(1);
  16.                 }else if (j == 0) {
  17.                     list1.add(1);
  18.                 }else if (i >= 2) {
  19.                     // 实现这个代码：a[i][j] = a[i-1][j]+a[i-1][j-1];
  20.                     // 得到i-1下标数组的j位置的值  得到i-1下标数组的j-1位置的值
  21.  
  22.                     // 这个写法有问题。就像：3 = 5
  23.                     // list.get(i).get(j) = list.get(i-1).get(j)  + list.get(i-1).get(j-1);
  24.                     // 这个就是对上面的代码进行翻译一下
  25.                     int t  = list.get(i - 1).get(j) + list.get(i - 1).get(j - 1);
  26.                     list1.add(j , t);
  27.                 }
  28.             }
  29.         }
  30.         return list;
  31.     }
  32.     public static void main(String[] args) {
  33.         List<List<Integer>> listList = generate(5);
  34.         for (List<Integer> list : listList) {
  35.             for (Integer x : list) {
  36.                 System.out.print(x+" ");
  37.             }
  38.             System.out.println();
  39.         }
  40.     }
  41. }

方法二： 

  1. public class TestDrive {
  2.     public static List<List<Integer>> generate(int numRows) {
  3.         // 创建一个二维数组
  4.         List<List<Integer>> list = new ArrayList<List<Integer>>();
  5.         for (int i = 0; i < numRows; i++) {
  6.             // 不用下标直接尾插也是可以的
  7.             list.add(i, new ArrayList<>());
  8.             // 为二维数组的每一位元素的初始化为0
  9.             for (int j = 0; j < numRows; j++) {
  10.                 list.get(i).add(j,0);
  11.             }
  12.         }
  13.         // 开始为二维数组存放元素
  14.         for (int i = 0; i < numRows; i++) {
  15.             List<Integer> list1 = list.get(i);
  16.             //      注意这里的j和方法进行区别
  17.             for (int j = 0; j < numRows; j++) {
  18.                 if (i == j) {
  19.                     // 因为所有元素都有初始值了，所以这里就都是set而不是add
  20.                     list1.set(j,1);
  21.                 }else if (j == 0) {
  22.                     list1.set(j,1);
  23.                 }else if (i >= 2) {
  24.                     int t  = list.get(i - 1).get(j) + list.get(i - 1).get(j - 1);
  25.                     list1.set(j , t);
  26.                 }
  27.             }
  28.         }
  29.         return list;
  30.     }
  31.     public static void main(String[] args) {
  32.         List<List<Integer>> listList = generate(5);
  33.         for (List<Integer> list : listList) {
  34.             for (Integer x : list) {
  35.                 if (x != 0) {
  36.                     System.out.print(x+" ");
  37.                 }
  38.             }
  39.             System.out.println();
  40.         }
  41.     }
  42. }

方法一与方法二的区别：

方法二就是完全对前面代码的改编。因为前面我们在创建一个二维数组的同时是进行了初始化的，所以这里的所有元素都是有初始值的。但我们用顺序表来创建二维数组的时候，如果没有初始化，那么其值就是null，这个是不能参与运算的。因此，我们要手动的置为0，这样就可以参与运算了，否则就会发生异常。

方法一就是改进了方法二的不足之处。既然你不初始化，在运算时，会发生异常，那么我就把你的范围卡在只参与运算的部分。也就是 j <= i 。我们仔细观察会发现杨辉三角是一个等腰直角三角形。如下图：

杨辉三角练习完了，接下来，就要进入重磅戏了：扑克洗牌算法。 

扑克洗牌算法 

要求：

1. 生成一副扑克牌。

2. 并且把这副扑克牌打乱。

3. 发给3个人，每人每轮发一张，总共发5轮。 

一张一张的牌，一张牌包括牌面值和花色 

  1. // 一张牌
  2. public class Card {
  3.     public int rank; // 牌面值
  4.     public String suit; // 对应的花色
  5.  
  6.     public Card(int rank, String suit) {
  7.         this.rank = rank;
  8.         this.suit = suit;
  9.     }
  10.  
  11.     @Override
  12.     public String toString() {
  13.         return ""+suit+rank+" ";
  14.     }
  15. }

有了一张一张的牌，就可以生成一副牌和存放牌的容器，也就是顺序表

  1. public class Cards {
  2.     // 生成牌的四色
  3.     public static final String suit[] = {"♠","♣","♥","♦"};
  4.     public List<Card> cardList;
  5.  
  6.     // 在new一个对象的时候，就会生成存储一副牌的数组
  7.     public Cards() {
  8.         this.cardList = new ArrayList<>();
  9.     }
  10.  
  11.     // 生成一副牌
  12.     // 为了方便，这里的牌面值都用数字表示
  13.     public List<Card> generateCards() {
  14.         for (int i = 1; i <= 14; i++) {
  15.             int count = 0;
  16.             for (int j = 0; j < suit.length; j++) {
  17.                 // 生成一张牌
  18.                 Card card = new Card(i, suit[j]);
  19.                 // 把牌存放到数组中
  20.                 cardList.add(card);
  21.                 if (i > 13 && count < 2) {
  22.                     count++;
  23.                 }
  24.                 if (count == 2) {
  25.                     break;
  26.                 }
  27.             }
  28.         }
  29.         return cardList;
  30.     }
  31. }

接下来就是要开始洗牌了。

  1.     // 洗牌
  2.     public void shuffle() {
  3.         // 通过随机下标进行交换
  4.         Random random = new Random();
  5.         // i=0就是自己和自己交换了
  6.         for (int i = cardList.size()-1; i > 0; i--) {
  7.             // 生成[0,i)之间的值，也就是[0,i-1]
  8.             int index = random.nextInt(i);
  9.             swap(cardList, index, i);
  10.         }
  11.     }
  12.  
  13.     private void swap(List<Card> cardList, int index, int i) {
  14.         // 交换index和i下标对应的数组元素
  15.         // int tmp = a; a = b; b = tmp;
  16.         Card tmp = cardList.get(i);
  17.         // 把i下标的值，改为index下标对应的值
  18.         cardList.set(i, cardList.get(index));
  19.         cardList.set(index, tmp);
  20.     }

 发牌

  1.     // 发牌
  2.     // 给3人发5轮牌，每人每轮发一张
  3.     public List<List<Card>> dealCards() {
  4.         // 创建一个二维数组
  5.         List<List<Card>> listList = new ArrayList<>();
  6.         for (int i = 0; i < 3; i++) {
  7.             listList.add(new ArrayList<>());
  8.         }
  9.         for (int i = 0; i < 5; i++) {
  10.             for (int j = 0; j < 3; j++) {
  11.                 // 第j个人拿到第0下标的牌
  12.                 listList.get(j).add(cardList.get(0)); // 假设从最上面开始拿
  13.                 // 每拿一张就少一张
  14.                 cardList.remove(0);
  15.             }
  16.         }
  17.         return listList;
  18.     }

测试：

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 生成一副牌
  4.         Cards cards = new Cards();
  5.         List<Card> cardList = cards.generateCards();
  6.         System.out.println(cardList);
  7.  
  8.         // 开始洗牌——将牌的顺序打乱
  9.         cards.shuffle();
  10.         System.out.println(cardList);
  11.  
  12.         // 开始发牌
  13.         List<List<Card>> listList = cards.dealCards();
  14.  
  15.  
  16.         // 查看结果
  17.         int i = 1;
  18.         for (List<Card> list: listList) {
  19.             System.out.print("第"+i+"个人拿到的牌：");
  20.             for (Card x : list) {
  21.                 System.out.print(x+" ");
  22.             }
  23.             i++;
  24.             System.out.println();
  25.         }
  26.     }
  27. }

 好啦！本期 数据结构之ArrayList与顺序表（下）的学习就到此结束啦！我们下一期再一起学习吧！

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