Java数据结构之ArrayList从顺序表到实现

2023-04-28 10:48 开发作者： ZIYE_190

1 ArrayList

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架图如下：

说明：

ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问
ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的
ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的
和Vector不同，ArrayList不是线程安全的，在单线程下可以使用，在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList
ArrayList底层是一段连续的空间，并且可以动态扩容，是一个动态类型的顺序表

2 ArrayList使用

2.1 ArrayList的构造

方法	解释
ArrayList()	无参构造
ArrayList(Collection<? extends E> c)	利用其他 Collection 构建 ArrayList
ArrayList(int initialCapacity)	指定顺序表初始容量

public static void main(String[] args) {
	// ArrayList创建，推荐写法
	// 构造一个空的列表
	List<Intandroideger> list1 = new ArrayList<>();
	// 构造一个具有10个容量的列表
	List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
	list2.add(1);
	list2.add(2);
	list2.add(3);
	// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>已经限定了，list2中只能存储整形元素
	// list3构造好之后，与list中的元素一致
	ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);
	// 避免省略类型，否则：任意类型的元素都可以存放，使用时将是一场灾难
	List list4 = new ArrayList();
	list4.add("111");
	list4.add(100);
}

2.2 ArrayList常见操作

方法	解释
boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	尾插 c 中的元素
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删php除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 indbSbTDgsdxaex 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个 o 的下标
List subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

public static void main(String[] args) {
	List<String> list = new ArrayList<>();
	list.add("JavaSE");
	list.add("JavaWeb");
	list.add("JavaEE");
	list.add("JVM");
	list.add("测试课程");
	System.out.println(list);
	// 获取list中有效元素个数
	System.out.println(list.size());
	// 获取和设置index位置上的元素，注意index必须介于[0, size)间
	System.out.println(list.get(1));
	list.set(1, "JavaWEB");
	System.out.println(list.get(1));
	// 在list的index位置插入指定元素，index及后续的元素统一往后搬移一个位置
	list.add(1, "Java数据结构");
	System.out.println(list);
	// 删除指定元素，找到了就删除，该元素之后的元素统一往前搬移一个位置
	list.remove("JVM")android;
	System.out.println(list);
	// 删除list中index位置上的元素，注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常
	list.remove(list.size()-1);
	System.out.println(list);

//输出结果：
[JavaSE, JavaWeb, JavaEE, JVM, 测试课程]
5
JavaWeb
JavaWEB
[JavaSE, Java数据结构, JavaWEB, JavaEE, JVM, 测试课程]
[JavaSE, Java数据结构, JavaWEB, JavaEE, 测试课程]
[JavaSE, Java数据结构, JavaWEB, JavaEE]

2.3 ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器

public static void main(String[] args) {
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	list.add(1);
	list.add(2);
	list.add(3);
	list.add(4);
	list.add(5);
	// 使用下标+for遍历
	for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
		System.out.print(list.get(i) + " ");
	} 
	System.out.println();
	// 借助foreach遍历
	for (Integer integer : list) {
		System.out.print(integer + " ");
	} 
	System.out.println();
	Iterator<Integer> it = list.listIterator();
	while(it.hasNext()){
	System.out.print(it.next() + " ");
	} 
	System.out.println();
}

//输出结果：
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

2.4 ArrayList的扩容机制

ArrayList是一个动态类型的顺序表，即：在插入元素的过程中会自动扩容：以下是ArrayList源码中扩容方式

Object[] elementData; // 存放元素的空间
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 默认空间
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量大小
public boolean add(E e) {
	ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
	elementData[size++] = e;
	return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
	ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
	if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
		return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
	} 
	return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
	modCount++;
	// overflow-conscious code
	if (minCapacity - elementData.length > 0)
		grow(minCapacity);
	}
	private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
	private void grow(int minCapacity) {
	// 获取旧空间大小
	int oldCapacity = elementData.length;
	// 预计按照1.5倍方式扩容
	int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
	// 如果用户需要扩容大小 超过 原空间1.5倍，按照用户所需大小扩容
	if (newCapacity - minCapacity < 0)
	newCapacity = minCapacity;
	// 如果需要扩容大小超过MAX_ARRAY_SIZE，重新计算容量大小
	if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
	newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
	// 调用copyOf扩容
	elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
	// 如果minCapacity小于0，抛出OutOfMemoryError异常
	if (minCapacity < 0)
	throw new OutOfMemoryError();
	return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}

检测是否真正需要扩容，如果是调用grow准备扩容

预估需要库容的大小

初步预估按照1.5倍大小扩容
如果用户所需大小超过预估1.5倍大小，则按照用户所需大小扩容
真正扩容之前检测是否能扩容成功，防止太大导致扩容失败

使用copyOf进行扩容

3 使用示例

扑克牌：

public class Card {
	public int rank; // 牌面值
	public String suit; // 花色
	@Override
	public String toString() {
		return String.format("[%s %d]", suit, rank);
	}
}

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
public class CardDemo {
	public static final String[] SUITS = {"♠", "♥", "♣", "♦"};
	// 买一副牌
	private static List<Card> buyDeck() {
		List<Card> deck = new ArrayList<>(52);
		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			for (int j = 1; j <= 13; j++) {
				String suit = SUITS[i];
				int rank = j;
				Card card = new Card();
				card.rank = rank;
				card.suit = suit;
				deck.add(card);
			}
		} 
		return deck;
	}
	private static void swap(List<Card> deck, int i, int j) {
		Card t = deck.get(i);
		deck.set(i, deck.get(j));
		deck.set(j, t);
	}
	private static void shuffle(List<Card> deck) {
		Random random = new Random(20190905);
		for (int i = deck.size() - 1; i > 0; i--) {
			int r = random.nextInt(i);
			swap(deck, i, r);
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		List<Card> deck = buyDeck();
		System.out.println("刚买回来的牌:");
		System.out.println(deck);
		shuffle(deck);
		System.out.println("洗过的牌:");
		System.out.println(deck);
		// 三个人，每个人轮流抓 5 张牌
		List<List<Card>> hands = new ArrayList<>();
		hands.add(new ArrayList<>());
		hands.add(new ArrayList<>());
		hands.add(new ArrayList<>());
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			for (int j = 0; j < 3; j++) {
				hands.get(j).add(deck.remove(0));
			}
		}
 		System.out.println("剩余的牌:");
		System.out.println(deck);
		System.out.println("A 手中的牌:");
		System.out.println(hands.get(0));
		System.out.println("B 手中的牌:");
		System.out.print开发者_Python学习ln(hands.get(1));
		System.out.println("C 手中的牌:");
		System.out.println(hands.get(2));
	}
}

运行结果

刚买回来的牌:
[[♠ 1], [♠ 2], [♠ 3], [♠ 4], [♠ 5], [♠ 6], [♠ 7], [♠ 8], [♠ 9], [♠ 10], [♠ 11], [♠ 12], [♠ 13], [♥ 1], [♥ 2], [♥ 3], [♥ 4], [♥ 5], [♥ 6], [♥ 7],
[♥ 8], [♥ 9], [♥ 10], [♥ 11], [♥ 12], [♥ 13], [♣ 1], [♣ 2], [♣ 3], [♣ 4], [♣ 5], [♣ 6], [♣ 7], [♣ 8], [♣ 9], [♣ 10], [♣ 11], [♣ 12], [♣
13], [♦ 1], [♦ 2], [♦ 3], [♦ 4], [♦ 5], http://www.devze.com[♦ 6], [♦ 7], [♦ 8], [♦ 9], [♦ 10], [♦ 11], [♦ 12], [♦ 13]]
洗过的牌:
[[♥ 11], [♥ 6], [♣ 13], [♣ 10], [♥ 13], [♠ 2], [♦ 1], [♥ 9], [♥ 12], [♦ 5], [♥ 8], [♠ 6], [♠ 3], [♥ 5], [♥ 1], [♦ 6], [♦ 13], [♣ 12], [♦ 12],
[♣ 5], [♠ 4], [♣ 3], [♥ 7], [♦ 3], [♣ 2], [♠ 1], [♦ 2], [♥ 4], [♦ 8], [♠ 10], [♦ 11], [♥ 10], [♦ 7], [♣ 9], [♦ 4], [♣ 8], [♣ 7], [♠ 8], [♦ 9], [♠
12], [♠ 11], [♣ 11], [♦ 10], [♠ 5], [♠ 13], [♠ 9], [♠ 7], [♣ 6], [♣ 4], [♥ 2], [♣ 1], [♥ 3]]
剩余的牌:
[[♦ 6], [♦ 13], [♣ 12], [♦ 12], [♣ 5], [♠ 4], [♣ 3], [♥ 7], [♦ 3], [♣ 2], [♠ 1], [♦ 2], [♥ 4], [♦ 8], [♠ 10], [♦ 11], [♥ 10], [♦ 7], [♣ 9], [♦
4], [♣ 8], [♣ 7], [♠ 8], [♦ 9], [♠ 12], [♠ 11], [♣ 11], [♦ 10], [♠ 5], [♠ 13], [♠ 9], [♠ 7], [♣ 6], [♣ 4], [♥ 2], [♣ 1], [♥ 3]]
A 手中的牌:
[[♥ 11], [♣ 10], [♦ 1], [♦ 5], [♠ 3]]
B 手中的牌:
[[♥ 6], [♥ 13], [♥ 9], [♥ 8], [♥ 5]]
C 手中的牌:
[[♣ 13], [♠ 2], [♥ 12], [♠ 6], [♥ 1]]

到此这篇关于Java数据结构之ArrayList从顺序表到实现的文章就介绍到这了,更多相关Java ArrayList内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

继续阅读：Java ArrayList Java ArrayList顺序表

Java数据结构之ArrayList从顺序表到实现

目录

1 ArrayList

2 ArrayList使用

2.1 ArrayList的构造

2.2 ArrayList常见操作

2.3 ArrayList的遍历

2.4 ArrayList的扩容机制

3 使用示例

更多精彩内容

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