ArrayList与顺序表

目录

1.线性表

2.顺序表

2.1 接口的实现

3. ArrayList简介

4. ArrayList使用

4.1 ArrayList的构造

4.2 ArrayList常见操作

4.2.1应用实例

4.3 ArrayList的遍历

4.4 ArrayList的扩容机制

5. ArrayList的具体使用

5.1 简单的洗牌算法

具体实现的含义

选择具体实现的理由

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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 ){

}

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

arrayList当前对象的方法

LIst是接口

list:此时通过list访问的是接口中的方法

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 );

}

缺点:
1.对于ArrayList来说 不方便 插入和删除 因为要移动数组元素,最坏情况下,0下标插入,得移动所有元素。删除0下标 也得移动所有元素
2.扩容可能会浪费空间,假设现在100个长度放满了。还一个元素没有放,假设此时扩容,多了50个。但是实际只放了1个元素。

优点:
适合 根据下标进行 查找 和 更新的场景

4.2 ArrayList常见操作

// 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() { }
}

4.2.1应用实例

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

2. 迭代器是设计模式的一种，后序容器接触多了再给大家铺垫

4.4 ArrayList的扩容机制

下面代码有缺陷吗？为什么？

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：

 add.扩容机制（1.5倍扩容）

【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

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:");

运行结果

List<Card> deck = new ArrayList<>(52);能不能改成ArrayList<Card> deck = new ArrayList<>(52)

ArrayList 的具体实现是指它是 List 接口的一种具体实现方式。在 Java 中，List 是一个接口，它定义了一组操作列表的基本方法，如添加、删除、访问元素等。ArrayList 是 List 接口的一个具体实现类，使用动态数组来存储元素。

具体实现的含义

• 接口 vs 实现：接口（如 List）只定义了方法的签名和行为，而不提供具体的实现细节。具体实现类（如 ArrayList）提供了这些方法的具体行为和内部数据结构的实现。

• 不同的实现类：Java 提供了多个 List 接口的实现类，比如：

  • ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问，增删操作的性能较好，但在中间插入或删除元素时效率较低。
  • LinkedList：基于链表实现，适合频繁插入和删除操作，但随机访问性能较差。

选择具体实现的理由

• 性能需求：根据你的应用场景，选择适合的实现可以提高程序的性能。例如，如果你需要频繁插入和删除元素，LinkedList 可能更合适；而如果你需要快速随机访问，ArrayList 更有效。

• 内存使用：不同的实现类在内存管理上也有所不同。ArrayList 在元素增加时可能需要重新分配内存，而 LinkedList 则在插入时可能会有额外的内存开销。

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 到这里，竹竹零就要和大家说再见了🍕🍕🍕

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