Java_ArrayList顺序表详解

前言

顺序表

编辑

顺序表和数组

ArrayList简介

说明

ArrayList使用编辑

ArrayList常见操作

ArrayList实现二维数组

ArrayList的遍历

ArrayList的扩容机制

总结

前言

一个高端的程序员,往往都是数据结构学的很好,判断一个程序的优劣也是看数据结构学的好与坏.

顺序表,数据结构中最简单的部分之一,让我们一起学习吧~~~

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。

顺序表和数组

顺序表的底层就是用数组来实现的.我们会有这样的疑问,顺序表和数组很像,而且它还是用数组实现的,那么顺序表存在的意义又是什么呢?

我们可以这样理解: 我们运用数组创造出了一个常用的数据结构,然后以后每次使用的时候,我们不必再用数组实现,而是直接调用它(就像库函数一样)

更简单的理解: 数组就像是单个电脑主机而顺序表就像是外设齐全的电脑(键盘,鼠标,显示屏等等)

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

只作为了解即可，平常我们会用就行

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

ArrayList使用

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);
}

ArrayList常见操作

ArrayList实现二维数组

ArrayList<ArrayList<Integer>> test = new ArrayList<>();

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

ArrayList的扩容机制

顺序表是用数组来实现的,那么我们会好奇:

如果不给容量参数的话,会不会报错?

答:不会,会有默认的容量

如果容量满了,我们再添加元素,程序会扩容还是会报错>

答: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

下面ArrayList源码扩容的方法(只看有注释的部分即可,其他可以了解)

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;
}