Java数组扩容算法及Java对它的应用

Java数组扩容的原理

　　1）Java数组对象的大小是固定不变的，数组对象是不可扩容的。

　　2）利用数组复制方法可以变通的实现数组扩容。

　　3）System.arraycopy()可以复制数组。

　　4）Arrays.copyOf()可以简便的创建数组副本。

　　5）创建数组副本的同时将数组长度增加就变通的实现了数组的扩容。

 

　　源码展示：

 1 public class Arrays {  2     /**
 3  * @param original: the array to be copied  4  * @param newLength: the length of the copy to be returned  5  * @return a copy of the original array, truncated or padded with zeros  6  * to obtain the specified length  7      */
 8     public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {  9         int[] copy = new int[newLength]; 10         System.arraycopy(original, 0, copy, 0, 11  Math.min(original.length, newLength)); 12         return copy; 13  } 14     /**
15  * @param original the array from which a range is to be copied 16  * @param from the initial index of the range to be copied, inclusive 17  * @param to the final index of the range to be copied, exclusive. 18  * (This index may lie outside the array.) 19  * @return a new array containing the specified range from the original array, 20  * truncated or padded with zeros to obtain the required length 21      */
22     public static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) { 23         int newLength = to - from; 24         if (newLength < 0) 25             throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to); 26         int[] copy = new int[newLength]; 27         System.arraycopy(original, from, copy, 0, 28                          Math.min(original.length - from, newLength)); 29         return copy; 30  } 31 }

 

　　示例说明：

 1 import java.util.Arrays;  2 
 3 /** 数组变长算法!  4  * 数组对象长度不可改变  5  * 但是很多实际应用需要长度可变的数组  6  * 可以采用复制为容量更大的新数组, 替换原数组, 实现变长操作  7  * */
 8 public class ArrayExpand {  9     public static void main(String[] args) { 10         //数组变长(扩容)算法! 
11         int[] ary={1,2,3}; 12         ary=Arrays.copyOf(ary, ary.length+1); 13         ary[ary.length-1]=4; 14         System.out.println(Arrays.toString(ary));//[1, 2, 3, 4] 15         //字符串连接原理
16         char[] chs = { '中', '国' }; 17         chs = Arrays.copyOf(chs, chs.length + 1); 18         chs[chs.length - 1] = '北'; 19         chs = Arrays.copyOf(chs, chs.length + 1); 20         chs[chs.length - 1] = '京'; 21         //字符数组按照字符串打印
22         System.out.println(chs);//中国北京 23         //其他数组按照对象打印
24         System.out.println(ary);//[I@4f1d0d
25  } 26 }

 

　　实现案例：

　　案例1 : 统计一个字符在字符串中的所有位置.
　　字符串: 统计一个字符在字符串中的所有位置
　　字符: '字'
　　返回: {4,7}

 1 public class CountCharDemo {  2     public static void main(String[] args) {  3         char key = '字';  4         String str = "统计一个字符在字符串中的所有位置";  5         int[] count=count(str,key);  6         System.out.println(Arrays.toString(count));//[4, 7]
 7  }  8     public static int[] count(String str,char key){  9         int[] count={}; 10         for(int i=0;i<str.length();i++){ 11             char c=str.charAt(i); 12             if(c==key){ 13                 //扩展数组
14                 count=Arrays.copyOf(count, count.length+1); 15                 //添加序号i
16                 count[count.length-1]=i; 17  } 18  } 19         return count; 20  } 21 }

 

　　char[]、String、StringBuilder

　　char[]:字符序列, 只有字符数据, 没有操作, 如果算法优秀, 性能最好。

　　String: char[] + 方法(操作, API功能)
　　StringBuilder: char[] + 方法(操作char[] 的内容)

　　String：内部包含内容不可变的char[]，表现为String对象不可变。String包含操作(API方法)，是对char[]操作，但不改变原对象经常返回新的对象，很多String API提供了复杂的性能优化算法，如：静态字符串池。

　　StringBuilder：内部也是一个char[]，但是这个数组内容是可变的，并且自动维护扩容算法，因为数据内容可变，所以叫：可变字符串。StringBuilder API方法，是动态维护char[]内容，都可以改变char[]内容。

 1 public abstract class AbstractStringBuilder {  2     /** The value is used for character storage.*/
 3     char value[];  4     /** The count is the number of characters used.*/
 5     int count;  6     /** Returns the length (character count).*/
 7     public int length() {  8         return count;  9  } 10     
11     public AbstractStringBuilder append(String str) { 12         if (str == null) 13             str = "null"; 14         int len = str.length(); 15         if (len == 0) 16             return this; 17         int newCount = count + len; 18         if (newCount > value.length) 19  expandCapacity(newCount); 20         str.getChars(0, len, value, count); 21         count = newCount; 22         return this; 23  } 24     
25     /**
26  * 自动实现Java数组扩容 27      */
28     void expandCapacity(int minimumCapacity) { 29         int newCapacity = (value.length + 1) * 2; 30         if (newCapacity < 0) { 31             newCapacity = Integer.MAX_VALUE; 32         } else if (minimumCapacity > newCapacity) { 33             newCapacity = minimumCapacity; 34  } 35         value = Arrays.copyOf(value, newCapacity); 36  } 37 }

 

　　字符串数组与String类的原理

 1 /** 字符串数组与String类的原理 */
 2 public class CharArrayDemo {  3     public static void main(String[] args) {  4         /* Java 可以将char[]作为字符串处理 */
 5         char[] ch1={'中','国','北','京'};  6         char[] ch2={'欢','迎','您'};  7         System.out.println(ch1);//中国北京
 8         System.out.println(ch2);//欢迎您
 9         /* char[]运算需要编程处理,如连接: */
10         char[] ch3=Arrays.copyOf(ch1, ch1.length+ch2.length); 11         System.arraycopy(ch2, 0, ch3, ch1.length, ch2.length); 12         System.out.println(ch3);//中国北京欢迎您
13         /* String API提供了简洁的连接运算: */
14         String str1="中国北京"; 15         String str2="欢迎您"; 16         String str3=str1.concat(str2); 17         System.out.println(str3);//中国北京欢迎您
18         /* 字符串转大写: */
19         char[] ch4={'A','a','c','f'}; 20         char[] ch5=Arrays.copyOf(ch4, ch4.length); 21         for(int i=0;i<ch5.length;i++){ 22             char c=ch5[i]; 23             if(c>='a' && c<='z'){ 24                 ch5[i]=(char)(c+('A'-'a')); 25  } 26  } 27         System.out.println(ch5);//AACF, 原数组ch4不变
28         String str4="Aacf"; 29         String str5=str4.toUpperCase();//原字符串str4保持不变
30         System.out.println(str5);//AACF
31  } 32 }