数据结构（ArrayList）

一、线性表

• 概念：是n个具有相同特性的数据元素的有限序列，是一种数据结构
• 常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列…
• 特点：
  • 线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。
  • 在物理结构上（内存上）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

逻辑上是连续的，物理上也是连续的，从底层来讲，顺序表就是数组，而代码上的核心操作，就是通过方法去操作数组

接口的实现

public class SqlList {
    private int[] elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];
    private int useSize;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 5;


    // 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(){
        for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
            System.out.print(this.elem[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    // 新增元素,默认在数据最后新增
    public void add(int data){
        if (isFull()){
            elem = Arrays.copyOf(elem, 2 * elem.length);
        }else{
            elem[useSize] = data;
            useSize++;
        }
    }
    public boolean isFull(){
        if (this.useSize == elem.length){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }


    // 判定是否包含某个元素
    public boolean contains(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
            if (this.elem[i] == toFind){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 查找某个元素对应的下标
    public int indexOf(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
            if (this.elem[i] == toFind){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    // 获取 pos 位置的元素
    public int get(int pos) {
        if (!checkPos(pos)){
            throw new PosException("pos不在合法范围中");
        }
        return this.elem[pos];
    }

    private boolean checkPos(int pos){
        if (pos <= useSize && pos > 0){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }

    // 获取顺序表长度
    public int size() {
        return useSize;
    }

    // 给 pos 位置的元素设为 value
    public void set(int pos, int value) {
        if (!checkPos(pos)){
            throw new PosException("pos不在合法范围中");
        }
        elem[pos] = value;
    }

    // 给 pos 位置的元素设为 value
    public void add(int pos, int value) {
        if (pos < 0 || pos > useSize){
            throw new PosException("add 中下标的位置不对");
        }

        if(isFull()) {
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);
        }

        for (int i = useSize; i > pos ; i--) {
            elem[i + 1] = elem[i];
        }

        this.elem[pos] = value;
        this.useSize++;

    }


    //删除第一次出现的关键字key
    public void remove(int toRemove) {
        if (isEmpty()){
            return;
        }

        int index = indexOf(toRemove);
        if(index == -1) {
            return;//没有你要删除的数字
        }

        for (int i = index; i < useSize-1; i++) {
            this.elem[i] = this.elem[i+1];
        }

        this.useSize--;
        //elem[us] = null;     如果是引用类型，需要手动置空
    }
    public boolean isEmpty() {
        return useSize == 0;
    }
    // 清空顺序表
    public void clear() {
        //这是引用类型的做法
        /*for (int i = 0; i < useSize; i++) {
            this.elem[i] = null;
        }*/

        useSize = 0;
    }

}

2.1 ArrayList

（1）概念

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口

• ArrayList是以泛型方式实现的，使用时必须要先实例化

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> arrayList1 = new ArrayList<>();
        
        List<Integer> arrayList2 = new ArrayList<>();//顺序表
        //不能调用子类自己的方法
    }
}

• 接口功能
  • 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 的构造

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

• ArrayList()
  
  

• ArrayList(int initialCapacity)
  

• ArrayList(Collection c)
  

（3）ArrayList 的方法

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

（4） ArrayList的遍历

四种方法：直接打印、for循环+下标、foreach、使用迭代器

public static void main3(String[] args) {
    ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
    arrayList.add("abc");
    arrayList.add("def");
    arrayList.add("ghtb");
    arrayList.add("ppppppp");
    arrayList.add("000000000000");
    System.out.println(arrayList);   //因为父类中重写了toString方法，所以可以直接打印
    System.out.println("=====");
    
    for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
        System.out.print(arrayList.get(i)+" ");
    }
    System.out.println();
    
    System.out.println("=====");
    for(String x : arrayList) {
        System.out.print(x+" ");
    }
    System.out.println();
    
    System.out.println("=====");
    Iterator<String> it = arrayList.listIterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.print(it.next()+" ");
    }
    System.out.println();
}

（5）ArrayList的优缺点

• 优点

  • 根据指定下标去查找元素，效率非常高，时间复杂度为O(1)
  • 更新元素也很快：可以更新指定下标的元素

• 缺点

  • 每次插入数据，都需要移动元素，极端情况下，如果插入到0下标，那么元素复杂度为O(n)
  • 每次删除数据，都需要移动元素，极端情况下，如果插入到0下标，那么元素复杂度为O(n)
  • 当满了之后，进行1.5倍扩容，然后只放了一个元素，可能会浪费空间

  总结
  ArrayList 适用于经常进行查找元素或者更新元素的场景下

2.2 链表