List 接口相关知识 - ArrayList数据结构 - Java - 细节狂魔（估摸着有几万字）

泛型的引入

泛型在上篇文章集合框架即背后的数据结构中已经降到了，而且用起来了。
再开始之前先要了解两个概念

1. 首先，我们在学习多态过程中已知一个前提，基类的引用可以指向子类的对象。
2. 其次，我们也已知 Object 是 java 中所有类的祖先类。

---

 

实现一个通用的顺序表(直接实践)

顺序表的功能不是重点，我们在这里只是粗略实现一下顺序表的功能，重点在泛型

准备工作，相信大家都看得懂。

class MyArrayList{
    private int[] elem;// 建立数组
    private int usedSize;// 有效元素个数

    public  MyArrayList(){// 构造方法
        this.elem = new int[10];// 默认数组初始容量为 10
    }
    public void add(int val){// 添加元素
        this.elem[usedSize] = val;
    }
    public int get(int pos){// 得到指定位置的元素
        return  this.elem[pos];
    }
}
public class Test {
}

但是这个代码并不通用，只能存储一种数据类型（int）。

开始掰扯

再来讨论一下输出

再来掰扯一些细节问题

---

 

总结

1. 泛型是作用在编译期间的一种机制，即运行期间没有泛型的概念。
2. 泛型代码在运行期间，就是我们上面提到的，利用 Object 达到的效果（这里不是很准确，以后会做说明）。
3. 泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入，并且能在编译期间做类型检查。
4. 泛型利用的是 Object 是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。
5. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList 和 MyArrayList 在运行期间是一个类型。
6. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>

---

 

包装类(Wrapper Class)

Object 引用可以指向任意类型的对象，但有例外出现了，8 种基本数据类型不是对象，那岂不是刚才的泛型机制要
失效了？
 
实际上也确实如此，为了解决这个问题，java 引入了一类特殊的类，即这 8 种基本数据类型的包装类，在使用过程
中，会将类似 int 这样的值包装到一个对象中去。

---

 

基本数据类型和包装类直接的对应关系

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character

基本数据类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

---

 

包装类存在的意义

当我们需要将某种类型的数据转换成其它的数据类型时，需要通过某种来达到目的。
而包装类就是这些功能的集大成者，包含多种类型转换方法和其他功能。

---

 

实战（讲一个字符串类型转换成整形数据）

---

 

包装类的“装箱(boxing) / 装包” 和 “拆箱(unbosxing) / 拆包”

装箱 / 装包 ：就是把简单类型数据 变为 包装类类型数据
拆箱 / 拆包 ： 就是把包装类类型数据 变为 简单类型数据

借机在这里给大家讲一个面试题

---

 

ArrayList 与 顺序表

---

 

边实践边讲解

实战前的铺垫

小窗口中显示的是 List接口还实现了那几个接口，或者说是List接口的父类接口

之所以教你们弹出这个框子，是为了方便加下来的讲解，让我们来看看ArrayLis图表

1. ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问
2. ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的
3. ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的(序列化：把一个对象转换成字符串)
4. 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
5. 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

---

 

在使用任何一个 idea编译器写好的类的时候，一定要先去看一下这个类的构造方法

---

 

ArrayList的三种打印方式

可参考顺序表 和 链表 - 顺序表部分来了解ArrayList的常用功能，和 合框架即背后的数据结构了解一下常用接口的基本性质和功能。

---

 

拓展（迭代器打印）

---

---

 

---

 

ArrayList基础功能演示

add 和 addAll ，添加元素功能

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");// 添加List元素
        System.out.println(list);
        System.out.println("===============");
        list.add(1,"g");// 在List指定位置中添加元素
        System.out.println(list);
        System.out.println("========");
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("x");
        list1.add("y");
        list.addAll(list1);// 将一个list1 整体添加 list中
        System.out.println(list);
    }
}

附图

---

 

remove - 删除 指定下标的元素，返回值为删除元素

附图（remove 内部实现）

---

 

remove - 输出从左往右 第一个指定数据 - 返回值为布尔类型

remove 函数 内部实现 附图

---

 

get - 换取指定下标位置的元素

附图 （get方法内部）

取出 elementData 的元素之前，要强转类型。

---

 

set - 将指定下标元素设置为指定数据（可以理解为更新指定下标元素） - 返回值为旧元素

set 内部附图

---

 

clear - 清空顺序表中的元素 - 无返回值

---

clear 内部实现 附图

---

 

contains 判断 指定数据 是否在线性表中 - 返回值为布尔类型

contains 内部实现 附图

---

 

indexOf - 返回指定数据在线性表中第一次出现的位置，所对应的下标

---

 

indexOf 内部实现附图

---

 

lastIndexOf - 返回 在线性表中，最后一个 与指定元素相等 的 元素下标

lastIndexOf 内部实现附图

---

 

subList - 截取部分 线性表数据 - 返回值 为 List < E > 类型

subList 内部实现 附图

---

 

ArrayList的扩容机制

来看一下，下面的代码是否存在缺陷

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        list.add(i);
    }
}

首先我们认为这个代码是没有缺陷的，但是因为ArrayList 底层的数组是有一定大小的，那么存放数组的过程中，一定会涉及到扩容，
前面我们讲到ArrayList 有三种方法，现在使用的是不带参数的，也就是说ArrayList 底层的数组初始容量为零。 那么第一个问题就出现了： 既然数组的容量是为零，那么它怎么还可以存入数据？
第二个问题: 假设数组初始化容量为10，超过了10，就需要扩容。而且扩容操作时在代码底层执行，是看不见的，也就是说ArrayList在存储数据，隐式的进行扩容操作，那么它的扩容机制是怎样的？

---

 

下面来跟着我一起 手撕它

---

模拟实现 ArrayList， 这次的模拟会比上次发的博客顺序表 和 链表 - 顺序表部分更细腻一些。

新建一个 MyArrayList 类，里面我们只需写上最重要的两个属性

---

 

然后就是构造方法：带参 和 不带参的 两个构造方法

先来看不带参的

---

 

带参的构造方法

---

&ensp；

接下来怎么写，按照这个表写，实现它的基础功能。（看不懂的，可以翻上去看，前面有实现）

// E 是数据类型

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 c)	尾插 c 中的元素（将一个顺序表所有元素，尾插到另一个顺序表中）
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标index位置元素
E set(int index,Eelement)	将下标为index的元素，置换为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	从左往右 返回第一个 o 的下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个o的下标 （从右往左 返回第一个 o 的下标）
List subList(int fromIndex,int tolndex)	"截取"部分list

---

 

add 功能

---

&ensp；

add index 的功能就简单了，因为 支撑它的方法 ，现在几乎都写好了

---

 

add 两种用法的效果图

---

 

remove 功能 - 删除删除遇到的第一个 指定元素

---

 

remove 功能 - 删除 index 位置元素

---

 

get - 获取指定下标位置元素

---

 

set - 将指定的下标的元素，置换为 指定的数据

---

 

clear - 清空

---

 

contains - 判断 指定元素 是否在线性表中

---

 

indexOf 和 lastIndexOf ，直接搬原码（注意indexOf 是前面写了的（只要把private改成public就行），直接搬lastIndexOf）

效果图

总结：

基本功能都实现了，除了subList 没有实现，因为它涉及反射方面的知识，目前还博主还没学到。到后面写到。
另外 你有没有发现。其实你想要模拟顺序表的功能实现，最好的老师就是原码。以后大家在学习某一个数据结构时，先看它的原码，它会帮助你理解并掌握。
 
其实这次是模拟，只是略微细腻一丢丢，我们还没处理类型转换 和 toString 方法的从写，因为我还有写问题不知道怎么解决，所以我按照自己的想法写了一个，原码的toString还有一些地方，还没理解透。

---

 

ArrayList 实践案例 - 扑克牌

目的：
1.构造一副扑克牌
2.揭牌
不包含打牌规则哦~，除非你想让我四。。。

---

 

扑克牌的特点

 
1.点数
2.花色

注意：我们这副扑克，不包含大小王。

---

 

根据扑克牌的特点，抽象出一个类。

---

 

造一张牌

---

 

造一副牌

---

 

洗牌 -（试问这样的牌，炸金花，谁敢去？谁去谁死。）

---

 

发牌 / 揭牌 和 发牌

假设现在有三个人玩同花顺，也就是说 每个人 手上 会拿到 5 张牌。

---

 

文章最后，附上扑克牌程序（get 和 set 没用到，可以不用写，我只是习惯性三连）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

class Card{
    private int point;
    private String flowerColor;

    public Card(int point, String flowerColor) {
        this.point = point;
        this.flowerColor = flowerColor;
    }

    public int getPoint() {
        return point;
    }

    public void setPoint(int point) {
        this.point = point;
    }

    public String getFlowerColor() {
        return flowerColor;
    }

    public void setFlowerColor(String flowerColor) {
        this.flowerColor = flowerColor;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "{  " +flowerColor +" "+point+" }";
    }
}

public class PlayingCard {
    // 定义 扑克牌的花色
    private static final String[] flowerColors = {"♥","♠","♦","♣"};

    // 创建一副扑克
    public  static List<Card> newCard() {
        ArrayList<Card> cards = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {// 4种花色
            for (int j = 1; j <= 13; j++) {// 尖 到 k 一共13个点数
                cards.add(new Card(j,flowerColors[i]));
            }
        }
        return cards;
    }

    // 洗牌
    public static void shuffle(List<Card> list){
        // 牌数是52，数组下标就是51
        // 从最后一张牌开始，随机与 本身 或者 本身前面的任意一张牌 交换位置。
        // 这样的做交换性 比 从开头洗  的 打乱顺序的 效率 高。
        for (int i = list.size()-1; i >0 ; i--) {
            // Random 是一个生成随机数的类
            Random random = new Random();

            // 通过 Random的引用 random 去调用 nextInt() 方法。
            // random.nextInt() 方法，根据括号中的值，随机生成 0 ~ 括号中的值
            int rand = random.nextInt(i);

            // 将 第 i 张牌 ， 与 自身 或者 自身前面的任意一张牌的下标 丢给 swap方法
            // 让它去交换位置
            swap(list,i,rand);
        }
    }
    // 交互式洗牌模式
    private static void swap(List<Card> list,int i,int j){
        // 我们现在是面向对象，ArrayList虽然底层是一个数组，但是需要使用方法，才能操作数组的元素
        // 并不能像数组一样，直接操作

        // Card tmp = list[i];
        Card tmp = list.get(i);// 获取 顺序表中，对应下标的元素

        // list[i] = list[j];
        list.set(i,list.get(j));// 将 j下标的元素，赋给 i 下标的元素，

        // list[j] = tmp;
        list.set(j,tmp);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("======一副买来拆的牌==========");
        List<Card> list = newCard();
        System.out.println(list);
        System.out.println("======== 洗牌 =========");
        shuffle(list);
        System.out.println(list);
        System.out.println("======== 发牌，3个人轮着发，每个人5张牌=========");

        ArrayList<ArrayList<Card>> player = new ArrayList<>();
        // 这行代码 就是 一个二维数组，
        // 首先我们有一个player， player 的每个元素 都是 ArrayList 类型。
        // 也就是说每个元素就是一个顺序表，也可以说是一个一维数组。
        // 你也可以这么理解 第一个 ArrayList 是用来记录有 玩家的方位/顺序表的地址/数组的地址
        // 第二个ArrayList 就是 每个玩家手上牌的情况/数组的元素情况/顺序表的底层数组元素情况。
        //  你可以 把 player 看作牌桌，等待三位玩家的入场。

        // 打牌三人组
        ArrayList<Card> playerOne = new ArrayList<>();
        ArrayList<Card> playerTwo = new ArrayList<>();
        ArrayList<Card> playerThree = new ArrayList<>();
        // 将三位玩家的信息，加载到 player 当中
        player.add(playerOne);
        player.add(playerTwo);
        player.add(playerThree);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {// 发 5 轮牌
            for (int j = 0; j < 3; j++) {// 每个人 轮着发，最终每个人5张牌
                Card card = list.remove(0);
                player.get(j).add(card);
            }
        }

        // 打印每个人的手牌
        System.out.println("playerOne的手牌："+ playerOne);
        System.out.println("playerTwo的手牌："+playerTwo);
        System.out.println("playerThree的手牌："+playerThree);
        System.out.println("list 剩余的牌："+list);
    }

//    public static void main1(String[] args) {
//        Card card = new Card(3,"♠");
//        System.out.println(card);
//    }
}