DataStructure01|ArrayList和顺序表

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 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的简介

ArrayList实现了List接口，具体框架图如下：

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

4.1ArrayList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<Integer> list1 = new ArrayList<>(); 
    // 构造一个具有10个容量的列表 
    List<Integer> 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 
    通过集合list2快速构造出包含传入元素所有元素的新集合list2
    ArrayList<Integer> 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); }

4.2ArrayList常见操作

ArrayList虽然提供的方法比较多，但是常用方法如下所示，需要用到其他方法时，自行查看ArrayList的帮助文档。

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（左闭右开）

public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("大法官");
        list.add("大黄");
        list.add("小明");
        list.add("小芳");
        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)之间
        System.out.println(list.get(0));
        list.set(0, "大话西游");//这个是在0位置修改元素
        System.out.println(list.get(0));

        // 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(0, "添加元素");
        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("小芳");
        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);
    }

4.3ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三种方式遍历：==for循环+下标（常用）、foreach（常用）、==使用迭代器

  public static void main(String[] args) {
        //ArrayList的遍历
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(111);
        list.add(222);
        list.add(333);
        list.add(444);
        list.add(555);
        // 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 x : list) {
            System.out.print(x+" ");

        }
        System.out.println();
        //迭代
        Iterator<Integer> it = list.listIterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.println(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
    }

4.4ArrayList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：

1. 检测是否真正需要扩容，如果是调用grow就是准备扩容

2. 预估需要扩容的大小

   • 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

6.ArrayList具体使用

简单的洗牌算法

Test类

//ArrayList之扑克牌
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Game game = new Game();
        List<Poker> pokers = game.buyPoker();
        System.out.println(pokers);
        //洗牌
        game.shuffle(pokers);
        System.out.println("洗牌：");
        System.out.println(pokers);
        //揭牌
        System.out.println("揭牌");
        List<List<Poker>> hand = game.game(pokers);
        for (int i = 0; i < hand.size(); i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "个人的牌：" + hand.get(i));
        }
        System.out.println("剩下的牌");
        System.out.println(pokers);
    }
}

Poker类

public class Poker {
    private String suit;//花色
    private int rank;//数字

    public Poker(String suit, int rank) {
        this.suit = suit;
        this.rank = rank;
    }

    public String getSuit() {
        return suit;
    }

    public void setSuit(String suit) {
        this.suit = suit;
    }

    public int getRank() {
        return rank;
    }

    public void setRank(int rank) {
        this.rank = rank;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "{" + suit + " " + rank + "}";
    }
}

Game类

public class Game {
    private static final String[] suits = {"♥", "♣", "♠", "♦"};


    public List<Poker> buyPoker() {
        List<Poker> pokers = new ArrayList<>();
        //4个花色，各13张牌
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            for (int j = 1; j <= 13; j++) {
                Poker poker = new Poker(suits[i], j);//一张牌
                pokers.add(poker);
            }
        }
        return pokers;
    }

    //洗牌（打乱牌）
    public void shuffle(List<Poker> pokers) {
        for (int i = pokers.size() - 1; i > 0; i--) {
            Random random = new Random();
            int index = random.nextInt(i);
            swap(pokers, i, index);
        }
    }

    private void swap(List<Poker> pokers, int i, int j) {
        Poker tmp = pokers.get(i);
        pokers.set(i, pokers.get(j));
        pokers.set(j, tmp);
    }

    //揭牌 三个人轮流抓五张牌，每次抓一张牌
    //每次删除一张牌（面上的第一张牌
    public List<List<Poker>> game(List<Poker> pokers) {
        List<List<Poker>> hand = new ArrayList<>();
        List<Poker> hand1 = new ArrayList<>();
        List<Poker> hand2 = new ArrayList<>();
        List<Poker> hand3 = new ArrayList<>();
        hand.add(hand1);
        hand.add(hand2);
        hand.add(hand3);

//最外层循环，控制轮数
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            for (int j = 0; j < 3; j++) {
                Poker removePoker = pokers.remove(0);
                hand.get(j).add(removePoker);
            }
        }
        return hand;
    }
}

    hand.add(hand2);
    hand.add(hand3);

//最外层循环，控制轮数
for (int i = 0; i < 5; i++) {
for (int j = 0; j < 3; j++) {
Poker removePoker = pokers.remove(0);
hand.get(j).add(removePoker);
}
}
return hand;
}
}

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