【JAVA 数据结构】 JAVA实现动态数组

这篇文章我是这样安排的---》首先对ArrayList类做一个介绍-》其次对ArrayList进行模拟实现-》最后我们将ArrayList的源码几个重要的点讲一下。

给大家分享个宝藏这里可以阅读ArrayList的详细源码讲解：ArrayList源码&扩容机制分析 | JavaGuide

本篇文章最后讲解ArrayList源码时候会参考这篇文章进行讲解。好，我们一起来学习ArrayList吧~~~~~

ArrayList类介绍

ArrayList的模拟实现

ArrayList的类成员

toString方法或者display方法(数组元素的打印)

增加元素方法add(int data)

在某一个位置增加元素add方法add(int index,int data)

判断数组中是否包含某一个元素-->contains方法

找到元素的位置indexOf方法

获取index位置的元素get方法

给index位置更新元素set方法

删除数组中的元素remove方法

size()方法

clear()方法清空顺序表

ArrayList的构造方法

ArrayList的扩容机制

ArrayList类介绍

ArrayList是List接口实现的类，也就是这个类实现了List接口，同时还有一个重要的类那就是LinkedList，这两个类都是实现了List接口并且非常重要。

ArrayList通过看源码我们就知道ArrayList底层是一个动态数组，可以动态增容，如果数组元素满了，那就创建一个1.5倍的这样的数组，然后把旧数组利用copyOf方法将其进行拷贝到新的数组中然后返回新的数组。

ArrayList的模拟实现

ArrayList的类成员

首先ArrayList是一个动态数组，我们要有一个数组。

还有一个问题，既然是动态的那怎么才能实现呢？我们先来举个例子，比如个数组开辟了10个空间，我放入了元素0，0，0，0，0，9，那它是怎么计算的呢？没错我们就是需要一个计数器来计算数组中到底有多少个元素，也就是数组中元素的有效个数。当我们添加或者删除元素，这个有效个数就要执行相应的操作。

所以，在实现一个ArrayList类中我们要有两个最核心的东西，那就是一个数组，一个数组的有效个数。还有其他的就是ArrayList所需要实现的核心方法。

    private int usedSize =0;public static final int DEFAULT_CAPACITY =10;private int[] elem;public MyArrayList() {this.elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];this.usedSize =0;}

我们创建一个数组elem和有效个数usedSize，实现了一个构造方法对数组容量和有效个数进行相应的初始化，我们将这个数组容量初始化为10，有效个数初始化为0；

toString方法或者display方法(数组元素的打印)

我们先来实现一个简单地方法也就是将这个数组的元素打印出来，当然我们可以自己实现一个display方法也可以重写toString方法进行打印数组元素。

重写toString方法：

    @Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("[");for(int i =0;i<this.size();++i) {sb.append(elem[i]);if(i!=this.size()-1) {sb.append(",");}}sb.append("]");return sb.toString();}

实现display()方法：

    // 打印顺序表public void display() {for(int i =0;i<this.usedSize;++i) {System.out.print(this.elem[i]+" ");}System.out.println();}

思路很简单：就是遍历这个数组打印对应的元素即可。

增加元素方法add(int data)

首先add方法我们要考虑的

数组是否满？如果满我们就需要增容

    // 新增元素,默认在数组最后新增public void add(int data) {//增加元素前要先判断顺序表是否需要增容if(isFull()) {this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);}//开始增加元素this.elem[this.usedSize] = data;this.usedSize++;}

isfull()

只需要检查数组是否满？如果满了就需要进行增容，如果不满就可以增加元素了。

//检查顺序表是否满？如果满了就需要增容private Boolean isFull() {return this.usedSize==this.elem.length;}

增加元素：

增加元素就是将元素放在对应usedSize下标，此时usedSize既充当数组中的有效个数又充当了待放入元素的下标，可谓是两全其美啊。

在某一个位置增加元素add方法add(int index,int data)

需要考虑如下几点：

数组是否满？？
index位置合不合法？
数组是否为空数组(其实这个可以不需要)
增加元素

    // 在 pos 位置新增元素public void add(int pos, int data) throws PosIndexOfBoundsException, SqListEmptyException {//在pos位置添加元素要判断pos位置的合法性if(!checkInAdd(pos)) {throw new PosIndexOfBoundsException("pos位置不合法");}//检查顺序表是否为空if(isEmpty()) {throw new SqListEmptyException("顺序表为空，无法新增pos位置元素");}//检查顺序表是否满了？if(isFull()) {this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);}//在pos位置新增元素for(int i =this.usedSize-1;i>=pos;--i) {this.elem[i+1] = this.elem[i];}//此时pos位置已经是空着的，放入元素this.elem[pos] = data;this.usedSize++;}

isEmpty（）

    //检查顺序表是否为空private Boolean isEmpty() {return this.usedSize==0;}

```
checkInAdd()检查下标是否合法
```

    //检查pos位置的合法性private Boolean checkInAdd(int pos) {if(pos<0||pos>this.usedSize) {return false;}return true;}

数组是否满？

    //检查顺序表是否满？如果满了就需要增容private Boolean isFull() {return this.usedSize==this.elem.length;}

增加元素

我们要先将这个index位置给空出来才能放入元素，所以我们从数组最后一个元素(注意可不是数组最后一个位置)，开始挪动数据，将本位置的数据移动到本位置的下一个位置。最后将index位置空出来，我们就将这个位置放入data元素就可以了。

判断数组中是否包含某一个元素-->contains方法

    // 判定是否包含某个元素public boolean contains(int toFind) {for(int i =0;i<this.usedSize;++i) {if(elem[i]==toFind) {return true;}}return false;}

思路:遍历数组看是否有这个元素，如果有返回true，没有返回false。

找到元素的位置indexOf方法

    // 查找某个元素对应的位置public int indexOf(int toFind) {for(int i =0;i<this.usedSize;++i) {if(elem[i]==toFind) {return i;}}return -1;}

思路:找到对应的元素返回对应的下标即可。

获取index位置的元素get方法

需要判断index位置是否合法

    // 获取 pos 位置的元素public int get(int pos) throws PosIndexOfBoundsException {if(pos<0&&pos>=this.usedSize) {throw new PosIndexOfBoundsException("获取pos位置的元素时pos位置不合法");}return this.elem[pos];}

思路:找到对应下标，返回对应元素。

给index位置更新元素set方法

    // 给 pos 位置的元素设为 valuepublic void set(int pos, int value) throws PosIndexOfBoundsException, SqListEmptyException {if(!checkInAdd(pos)) {throw new PosIndexOfBoundsException("pos位置不合法");}if(isEmpty()) {throw new SqListEmptyException("顺序表为空，无法新增pos位置元素");}this.elem[pos] = value;}

只要有位置就需要判断其合法性，还要判断一下数组是否为空数组，然后将index位置的元素覆盖成新的元素value。

删除数组中的元素remove方法

    //删除第一次出现的关键字keypublic void remove(int toRemove) throws SqListEmptyException {//第一步要先检查这个顺序表是否为空if(isEmpty()) {throw new SqListEmptyException("顺序表为空，无法删除元素");}//检查这个要删除的元素是否存在int ret = indexOf(toRemove);if(ret==-1) {System.out.println("你要删除的元素不存在顺序表中,无法删除！！！");return;}for(int i =ret;i<this.usedSize-1;++i) {this.elem[i] = this.elem[i+1];}this.usedSize--;}

还是要判断数组是否为空数组，如果是空数组就不能删除元素。
找到要删除元素对应下标，是否存在这个元素。
从要删除元素的下标开始，对删除的元素的位置进行覆盖即可。
同时有效个数--

size()方法

    // 获取顺序表长度public int size() {return this.usedSize;}

将有效长度返回即可。

clear()方法清空顺序表

只要将其有效个数设置为0即可。

    // 清空顺序表public void clear() {this.usedSize = 0;}

ArrayList的构造方法

ArrayList的构造方法有三种：

第一种就是不带参数的构造方法：

通过读源码和源码注释可以知道：数组默认容量是0(也就是没有添加元素的时候数组容量为0)，而当我们添加了元素之后数组容量就变为了10；

第二种是带参数为初始容量的构造方法

参数为initialCapacity,意思是用户可以自定义这个数组的容量大小，如果参数为0，这个数组就为空，其他情况非法报异常。

第三种构造方法

参数为E这个类型参数的子类或者本身。举个例子：

    public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();list1.add(1);list1.add(2);System.out.println(list1);ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(list1);System.out.println(list2);list2.add(7);System.out.println(list2);}

我们可以将这个list1作为类型参数传递，这个list2就拥有了list1的元素。

ArrayList的扩容机制

add方法-》ensureCapacityInternal()当要 add 进第 1 个元素时，minCapacity 为 1，在 Math.max()方法比较后，minCapacity 为 10。)-》直到添加第 11 个元素，minCapacity(为 11)比 elementData.length（为 10）要大。进入 grow 方法进行扩容。-》int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),所以 ArrayList 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右（oldCapacity 为偶数就是 1.5 倍，否则是 1.5 倍左右）！-》

结论： ArrayList 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右（oldCapacity 为偶数就是 1.5 倍，否则是 1.5 倍左右。

ArrayList接口练习扑克牌：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;class Poker {private int rank;//扑克牌的排行private String suit;//扑克牌的花色public Poker(int rank, String suit) {this.rank = rank;this.suit = suit;}public int getRank() {return rank;}public void setRank(int rank) {this.rank = rank;}public String getSuit() {return suit;}public void setSuit(String suit) {this.suit = suit;}@Overridepublic String toString() {return "Poker{" +"rank=" + rank +", suit='" + suit + '\'' +'}';}
}public class TestDemo {//买牌public static final String Suit[]={"♠", "♥", "♣", "♦"};public static void buyPoker(List<Poker> pokerList) {//首先产生1-13个数字，然后每一个数字对应着四种花色for(int i =1;i<=13;++i) {for(int j=0;j<4;++j) {Poker poker = new Poker(i,Suit[j]);pokerList.add(poker);}}}public static void SwapPoker(List<Poker>pokerList,int i,int index) {//得到i下标的牌，Poker tmp = pokerList.get(i);//将i下标的位置设置为index下表的牌pokerList.set(i,pokerList.get(index));//再把i下标这个牌放到index的位置上去pokerList.set(index,tmp);}private static List<Poker> shuffle(List<Poker> pokerList) {//主要是将买好的牌进行打乱for(int i = pokerList.size()-1;i>0;--i) {//产生随机数Random random = new Random();int index = random.nextInt(i);//得到这个随机位置的牌SwapPoker(pokerList,i,index);}return pokerList;}public static void main(String[] args) {//实现一副扑克牌List<Poker> pokerList = new ArrayList<>();buyPoker(pokerList);//已经买好的牌System.out.println(pokerList);List<Poker> pokers =shuffle(pokerList);//洗过的牌System.out.println(pokers);//接下来三人开始斗地主List<Poker> hand1 = new ArrayList<>();List<Poker> hand2 = new ArrayList<>();List<Poker> hand3 = new ArrayList<>();List<List<Poker>> hands = new ArrayList<>();hands.add(hand1);hands.add(hand2);hands.add(hand3);//接下来开始轮流发牌，每个人只有5张牌，一共法给3个人for(int i=0;i<5;++i) {for(int j =0;j<3;++j) {//先从桌子上摸一张牌，然后给一个人Poker card = pokers.remove(0);hands.get(j).add(i,card);}}System.out.println(hand1);System.out.println(hand2);System.out.println(hand3);}
}