Java中ArrayList与顺序表的概念与使用实例

目录

• 前言
• 泛型(Generic)
• 泛型的引入
• 泛型的基本概念
• 包装类(Wrapper Class)
• 包装类的引入
• 基本数据类型与包装类的对应关系
• ArrayList与顺序表
• ArrayList简介
• ArrayList使用
• ArrayList的构造
• ArrayList常见方法 
• ArrayList的遍历
• 总结

前言

通过前面的博客我们已经大致了解了关于Java的基本知识，而下面的几篇博客我们着重开始对于数据结构的知识进行学习，这篇博客我们就了解关于顺序表和ArrayList的相关知识，从名字上我们就可以看到ArrayList是数组链表，也就是我们总说的顺序表。这是Java内置的，因此不需要我们写，这也方便了程序员的使用。那么面我们就来了解一下ArrayList顺序表的相关知识。

在学习顺序表之前呢，我们需要了解几个概念。

泛型(Generic)

泛型的引入

问题： 我们在之前学习顺序表的时候，只能保存int类型的元素，如果现在我们需要保存Person类型对象的引用顺序表，那么我们该如何解决呢？

回答：

• 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。
• 其次，我们也已知Object是 java 中所有类的祖先类。

那么，解决这个问题我们就想到一个办法，我们将顺序表数组种元素类型定义为Object类型，这样我们的Object类型的引用可以指向int类型的对象，也可以指向Person类型的对象。举个例子：

public class MyArrayList {
	private Object[] array; // 保存顺序表的元素，即 Object 类型的引用
	private int size; // 保存顺序表内数据个数
	
	public void add(Object o) { 
		尾插 
	}
	public Object get(int index) { 
		获取 index 位置的元素 
	}
	...
}

现在的 MyArrayList 虽然可以做到添加任意类型的引用到其中了，但遇到以下代码就会产生问题。

Person person = (Person)books.get(0);
// 将 Object 类型转换为 Person 类型，需要类型转换才能成功
// 这里编译正确，但运行时会抛出异常 ClassCastException

此时的book对象的get（）方法的返回值是Object类型因此我们需要强制转化为Person类型才可以赋值给person对象，但是这只是编译上通过，但是运行仍会报错，因此引入了泛型这个概念。

泛型的基本概念

泛型分为两类：

1. 泛型类
2. 泛型方法

什么是泛型类呢？我们来看一个例子：

public class MyArrayList {
	private E[] array;
	private int size;
	...
}

在这个MyArrayList类中，我们可以看到后面跟了一个尖括号，这就是泛型的标志。有以下几点需要注意：

1. 尖括号 <> 是泛型的标志。
2. E 是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写。
3. E 在定义时是形参，代表的意思是 MyArrayList 最终传入的类型，但现在还不知道。

也就是说我们在用这个类创建对象时，我们可以在类的尖括号中告诉编译器你使用的是什么对象。比如：

// 定义了一个元素是 Book 引用的 MyArrayList
MyArrayList books = new MyArrayList();
books.add(new Book());
// 会产生编译错误，Person 类型无法转换为 Book 类型
books.add(new Person());
// 不需要做类型转换
Book book = book.get(0);
// 不需要做类型转换
// 会产生编译错误，Book 类型无法转换为 Person 类型
Person person = book.get(0);

我们可以看到，MyArrayList存放的是Book类型的引用，这是编译器就可以达到类似Object的效果，存储Book类型的对象，如果在里面又想放入Person类型的对象就会报错。

总结

1. 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。
2. 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。
3. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList< Person > 和MyArrayList< Book > 在运行期间是一个类型。
4. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>。

包装类(Wrapper Class)

包装类的引入

我们知道Object引用可以指向任意类型的对象，但是8种基本数据类型又不是对象，那么泛型就无法对这8种基本数据类型失效了。因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。

基本数据类型与包装类的对应关系

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

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character。

ArrayList与顺序表

ArrayList简介

简单了解了泛型和包装类的知识，下面我们就正式学习ArrayList的相关知识。

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：

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。
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。

ArrayList使用

ArrayList的构造

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

举个例子：

public static void main(String[] args) {
	// ArrayList创建，推荐写法
	// 构造一个空的列表
	List list1 = new ArrayList<>();
	// 构造一个具有10个容量的列表
	List list2 = 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
	ArrayList 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);
}

ArrayList常见方法 

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
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, 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

代码示例：

public static void main(String[] args) {
	List 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");
	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ArrayList返回
	List ret = list.subList(0, 4);
	System.out.println(ret);
	list.clear();
	System.out.println(list.size());
}

运行结果：

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

代码示例：

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

运行结果：

关于ArrayList顺序表的相关知识就是这么多，ArrayList使用起来是比较简单的，但是细节上也是非常多的，而且还有一些其他的方法，我们可以通过源码分析来看如何使用.

总结

到此这篇关于Java中ArrayList与顺序表的文章就介绍到这了,更多相关Java ArrayList与顺序表内容请搜索脚本之家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脚本之家！