06.ArrayList与顺序表
1.线性表
线性表 （ linear list ） 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：顺序表、链表、栈、队列...
线性表在逻辑上是 线性 结构，也就说是连续的一条直线。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。
2.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。在数组上完成数据的增删查改。
2.1 接口的实现
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List stack=new Stack<>();//栈
List arrayList=new ArrayList<>();//顺序表
List linkedList=new LinkedList<>();//链表
}
}
public class SeqList {
private int[] array;
private int size;
// 默认构造方法
SeqList(){ }
// 将顺序表的底层容量设置为initcapacity
SeqList(int initcapacity){ }
// 新增元素,默认在数组最后新增
public void add(int data) { }
// 在 pos 位置新增元素
public void add(int pos, int data) { }
// 判定是否包含某个元素
public boolean contains(int toFind) { return true; }
// 查找某个元素对应的位置
public int indexOf(int toFind) { return -1; }
// 获取 pos 位置的元素
public int get(int pos) { return -1; }
// 给 pos 位置的元素设为 value
public void set(int pos, int value) { }
//删除第一次出现的关键字key
public void remove(int toRemove) { }
// 获取顺序表长度
public int size() { return 0; }
// 清空顺序表
public void clear() { }
// 打印顺序表，注意：该方法并不是顺序表中的方法，为了方便看测试结果给出的
public void display() { }
}3. ArrayList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：
【 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，并且可以动态扩容，是一个动态类型的顺序表
4. ArrayList使用
4.1 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 |
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);
} public class Test {
public static void main(String[] args) {
List link1=new ArrayList<>();
link1.add("abc");
System.out.println(link1);
link1.add("bcd");
System.out.println(link1);
link1.add(1,"试一试");
System.out.println(link1);
link1.add("想删掉的部分");
System.out.println(link1);
link1.remove(3);
System.out.println(link1);
link1.remove("abc");
System.out.println(link1);
if(link1.contains("bcd")){
link1.add("bvm");
}
System.out.println(link1);
link1.add(0,"bvm");
link1.add(3,"bvm");
System.out.println(link1);
System.out.println(link1.indexOf("bvm"));
System.out.println(link1.lastIndexOf("bvm"));
List ret=link1.subList(1,3);//截取部分 list
System.out.println(ret);
System.out.println(link1.remove("bcd"));//删除遇到的第一个的字符串
System.out.println(link1);
List link2=new ArrayList<>();
link2.add("新增一个数组");
link2.add("ing");
link1.addAll(link2);
System.out.println(link1);
}
}
4.2 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 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 |
截取部分 list |
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SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组
List ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
} 4.3 ArrayList的遍历
ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器
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();
Iterator it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next() + " ");
}
System.out.println();
} 注意：
1. ArrayList最长使用的遍历方式是：for循环+下标 以及 foreach
4.4 ArrayList的扩容机制
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
list.add(i);
}
} 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】
1. 检测是否真正需要扩容，如果是调用grow准备扩容
2. 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
3. 使用copyOf进行扩容
public class Test {
public static void func(String str1,String str2) {
List ret=new ArrayList<>();
//1.通过遍历str1这个字符串
for(int i=0;i 5. ArrayList的具体使用
5.1 简单的洗牌算法
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 buyDeck() {
List 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 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 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 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> 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.println(hands.get(1));
System.out.println("C 手中的牌:");
System.out.println(hands.get(2));
}
} 5.2 杨辉三角
118. 杨辉三角 - 力扣（Leetcode）
class Solution {
public List> generate(int numRows) {
List> ret = new ArrayList<>();
List list = new ArrayList<>();
list.add(1);
ret.add(list);
for (int i = 1; i < numRows; i++) {
List curRow = new ArrayList<>();
curRow.add(1);
//处理中间的数字
List preRow = ret.get(i-1);
for (int j = 1; j < i; j++) {
int val = preRow.get(j) + preRow.get(j-1);
curRow.add(val);
}
//最后一个数字1
curRow.add(1);
ret.add(curRow);
}
return ret;
}
}
