06.ArrayList与顺序表-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了06.ArrayList与顺序表。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

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<Integer> stack=new Stack<>();//栈
        List<Integer> arrayList=new ArrayList<>();//顺序表
        List<Integer> 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<? extends E> 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<Integer>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<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);
    }

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> 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<String> 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<String> link2=new ArrayList<>();
        link2.add("新增一个数组");
        link2.add("ing");
        link1.addAll(link2);
        System.out.println(link1);
    }
}

06.ArrayList与顺序表

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<? extends E> 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<E> subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

    public static void main(String[] args) {
        List<String> 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<String> 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<Integer> 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<Integer> 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<Integer> 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

06.ArrayList与顺序表

public class Test {
    public static void func(String str1,String str2) {
        List<Character> ret=new ArrayList<>();
        //1.通过遍历str1这个字符串
        for(int i=0;i<str1.length();i++){
            char ch=str1.charAt(i);
            if(!str2.contains(ch+"")){//因为contains必须加入双引号
                ret.add(ch);
            }
        }
        System.out.println(ret);
    }

    public static void main(String[] args) {
        func("welcome to bit","bit");
    }
}

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<Card> buyDeck() {
        List<Card> 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<Card> 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<Card> 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<Card> 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<List<Card>> 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）文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-406404.html

class Solution {
    public List<List<Integer>> generate(int numRows) {
        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        ret.add(list);
        for (int i = 1; i < numRows; i++) {
            List<Integer> curRow = new ArrayList<>();
            curRow.add(1);
            //处理中间的数字
            List<Integer> 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;
    }
}