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Java中的ArrayList和顺序表-创新互联

文章目录
  • 前言
  • 一、线性表
  • 二、顺序表
  • 三、ArrayList的简介
  • 四、ArrayList的使用
    • 4.1 ArrayList的构造
    • 4.2 ArrayList常见操作
    • 4.3 ArrayList的遍历
  • 五、ArrayList的扩容机制
  • 总结

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前言

以实践为线索，逐步深入数据结构和算法，提升编程能力和思维能力。

一、线性表

线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表有顺序表、链表、栈、队列…

线性表在逻辑上是线性结构，也就是连续的一条直线。但是在物理结构上并不一定是连续的，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。

二、顺序表

顺序表是用一段物理地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储。在数组上完成增删改查。

三、ArrayList的简介

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：
在这里插入图片描述

【说明】

  1. ArrayList是以泛型方式实现的，使用时必须要先实例化
  2. ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问
  3. ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的
  4. ArrayList实现了serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的
  5. 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
  6. ArrayList底层是一段连续的空间，并且可以动态扩展，是一个动态类型的顺序表
四、ArrayList的使用 4.1 ArrayList的构造

无参构造：

ArrayList()

利用其他Collection构建ArrayList：

ArrayList(Collectionc)

指定顺序表初始化容量：

ArrayList(int initialCapacity)

代码实例：

public static void main(String[] args) {// ArrayList创建，推荐写法
	// 构造一个空的列表
	Listlist1 = new ArrayList<>();
	
	// 构造一个具有10个容量的列表
	Listlist2 = new ArrayList<>(10);
	list2.add(1);
	list2.add(2);
	list2.add(3);
	// list2.add("hello"); // 编译失败，List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
	ArrayListlist3 = 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);
}
4.2 ArrayList常见操作

ArrayList实现了List接口，可以使用List中的方法，常用的方法已在上一篇文章介绍。详情请见 Java中的List接口。

代码实例：

public static void main(String[] args) {Listlist = 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");
	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);
	
	// 检测list中是否包含指定元素，包含返回true，否则返回false
	if(list.contains("测试课程")){list.add("测试课程");
	}
	
	// 查找指定元素第一次出现的位置：indexOf从前往后找，lastIndexOf从后往前找
	list.add("JavaSE");
	System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
	System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
	
	// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组
	Listret = list.subList(0, 4);
	System.out.println(ret);
	
	list.clear();
	System.out.println(list.size());
}
4.3 ArrayList的遍历

ArrayList可以使用三种方式进行遍历：for循环、foreach(增强for循环)、使用迭代器。

代码实例：

public static void main(String[] args) {Listlist = 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();
	
	//使用迭代器
	Iteratorit = list.listIterator();
	while(it.hasNext()){System.out.print(it.next() + " ");
	}
	System.out.println();
}

注意：

  1. ArrayList最常使用的遍历方式是for循环和foreach
  2. 迭代器是设计模式的一种
五、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;
}
总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了顺序表和ArrayList的使用，这是数据结构和算法中重要的知识内容，在学习过程中，我们要多实践、多敲代码。

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