Java集合框架之List ArrayList LinkedList使用詳解刨析

更新時間：2021年10月25日 11:04:34 作者：謝謝你，泰羅！

早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特設(shè)類。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 這些類用來存儲和操作對象組。雖然這些類都非常有用，但是它們?nèi)鄙僖粋€核心的，統(tǒng)一的主題。由于這個原因，使用 Vector 類的方式和使用 Properties 類的方式有著很大不同

1. List

1.1 List 的常見方法

方法	描述
`boolean add(E e)`	尾插 e
`void add(int index, E element)`	將 e 插入到 index 位置
`boolean addAll(Collection<? extends E> c)`	尾插 c 中的元素
`E remove(int index)`	刪除 index 位置的元素
`boolean remove(Object o)`	刪除遇到的第一個 o
`E get(int index)`	獲取下標(biāo) index 位置的元素
`E set(int index, E element)`	將下標(biāo) index 位置元素設(shè)置為 element
`void clear()`	清空
`boolean contains(Object o)`	判斷 o 是否在線性表中
`int indexOf(Object o)`	返回第一個 o 所在下標(biāo)
`int lastIndexOf(Object o)`	返回最后一個 o 的下標(biāo)
`List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)`	截取部分 list

1.2 代碼示例

注意：下面的示例都是一份代碼分開拿出來的，上下其實是有邏輯關(guān)系的

示例一：用 List 構(gòu)造一個元素為整形的順序表

List<Integer> list = new ArrayList<>();

示例二：尾插 e

list.add(1);
list.add(2);
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：[1, 2]

示例三：將 e 插入到 index 位置

list.add(0,10);
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：[10, 1, 2]

示例四：尾插 c 中的元素

List<Integer> list1=new LinkedList<>();
list1.add(99);
list1.add(100);
list.addAll(list1);
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：[10, 1, 2, 99, 100]

只要是繼承于 Collection 的集合類的元素都可以被插入進去，但要注意傳過來的具體的類型要么是和 list 的具體類型是一樣的，要么是 list 具體類型的子類

示例五： 刪除 index 位置的元素

System.out.println(list.remove(0));
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：10 和 [1, 2, 99, 100]

示例六：刪除遇到的第一個 o

System.out.println(list.remove((Integer) 100));
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：true 和 [1, 2, 99]

示例七：獲取下標(biāo) index 位置的元素

System.out.println(list.get(0));
// 結(jié)果為：1

示例八：將下標(biāo) index 位置元素設(shè)置為 element

System.out.println(list.set(2,3));
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：99 和 [1, 2, 3]

示例九：判斷 o 是否在線性表中

System.out.println(list.contains(1));
// 結(jié)果為：true

示例十：返回第一個 o 所在下標(biāo)

System.out.println(list.indexOf(1));
// 結(jié)果為：0

示例十一：返回最后一個 o 的下標(biāo)

list.add(1);
System.out.println(list.lastIndexOf(1));
// 結(jié)果為：3

示例十二：截取部分 list

List<Integer> list2=list.subList(1,3);
System.out.println(list2);
// 結(jié)果為：[2, 3]

注意，當(dāng)我們將 list2 通過 set 更改元素，其實對 list 也會有影響

list2.set(0,5);
System.out.println(list2);
System.out.println(list);
// 結(jié)果為：[5, 3] 和 [1, 5, 3, 1]

通過 subList 方法進行的截取，得到的集合的數(shù)值指向的地址和原集合中數(shù)值的地址是一樣的

2. ArrayList

2.1 介紹

ArrayList 類是一個可以動態(tài)修改的數(shù)組，與普通數(shù)組的區(qū)別就是它是沒有固定大小的限制，我們可以添加或刪除元素。其繼承了 AbstractList，并實現(xiàn)了 List 接口。LinkedList 不僅實現(xiàn)了 List 接口，還實現(xiàn)了 Queue 和 Deque 接口，可以作為隊列去使用。

ArrayList 類位于 java.util 包中，使用前需要引入它。

2.2 ArrayList 的構(gòu)造方法

方法	描述
`ArrayList()`	無參構(gòu)造
`ArrayList(Collection<? extends E> c)`	利用其他 Collection 構(gòu)建 ArrayList
`ArrayList(int initialCapacity)`	指定順序表初始容量

示例一：

ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();

示例二：

ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
// 該構(gòu)造方法就是在構(gòu)建時就將底層數(shù)組大小設(shè)置為了10

示例三：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list);

Collection<? extends E> c 只要是具體類型都和 list3 是一樣的集合都可以放入轉(zhuǎn)化成 ArrayList

2.3 ArrayList 底層數(shù)組的大小

當(dāng)我們使用 add 方法給 ArrayList 的對象進行尾插時，突然想到了一個問題：既然 ArrayList 的底層是一個數(shù)組，那么這個數(shù)組有多大呢？

為了解決這個問題，我進行了如下探索

跳轉(zhuǎn)到 ArrayList 的定義，我們看到了 elementData 和 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA

在這里插入圖片描述

跳轉(zhuǎn)到 elementData 的定義，我們可以了解 ArrayList 底層是數(shù)組的原因

在這里插入圖片描述

跳轉(zhuǎn)到 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的定義，初步分析得到這個數(shù)組其實是空的

在這里插入圖片描述

為什么這個數(shù)組是空的但存儲元素的時候沒有報異常呢？我們再去了解下 add 是怎樣存儲的

通過轉(zhuǎn)到 ArrayList 的 add 方法的定義

在這里插入圖片描述

通過定義，不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)組容量和 ensureCapacityInternal 這個東西有關(guān)，那我們就看看它的定義

在這里插入圖片描述

我們看里面的 calculateCapacity ，他有兩個參數(shù)，此時數(shù)組為空，那么 minCapacity 就為 1。我們再轉(zhuǎn)到 calculateCapacity 看看它的定義

在這里插入圖片描述

此時我們就好像可以與之前串起來了，當(dāng)數(shù)組為 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 時，就返回 DeFauLt_CAPACITY 和 minCapacity（此時為1）的最大值。DeFauLt_CAPACITY 其實是默認容量的意思，我們可以轉(zhuǎn)到它的定義看看有多大

在這里插入圖片描述

DeFauLt_CAPACITY 的值是10，故 calculateCapacity 函數(shù)此時的返回值為10，最后我們再確定一下 ensureExplicitCapacity 是干啥的

在這里插入圖片描述

此時 minCapacity 的值是10，而數(shù)組為空時數(shù)組長度為0，所以進入 if 語句，執(zhí)行 grow 方法，我們繼續(xù)轉(zhuǎn)到 grow 的定義

在這里插入圖片描述

此時我們就可以了解，當(dāng)我們創(chuàng)建一個 ArrayList 時，其底層數(shù)組大小其實是0。當(dāng)我們第一次 add 的時候，經(jīng)過 grow ，數(shù)組的大小就被擴容為了10。并且這大小為10的容量放滿以后，就會按1.5倍的大小繼續(xù)擴容。至于這個數(shù)組最大能存放多少，大家可以再轉(zhuǎn)到 MAX_ARRAY_SIZE 的定義去查看。

3. LinkedList

3.1 介紹

LinkedList 類是一種常見的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種線性表，但是并不會按線性的順序存儲數(shù)據(jù)，而是在每一個節(jié)點里存到下一個節(jié)點的地址。

Java 的 LinkedList 底層是一個雙向鏈表，位于 java.util 包中，使用前需要引入它

3.2 LinkedList 的構(gòu)造方法

方法	描述
`LinkedList()`	無參構(gòu)造
`LinkedList(Collection<? extends E> c)`	利用其他 Collection 構(gòu)建 LinkedList

示例一：

LinkedList<Integer> list1 = new LinkedList<>();

示例二：

List<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(2);
LinkedList<Integer> list2 = new LinkedList<>(list);

Collection<? extends E> c 只要是具體類型都和 list2 是一樣的集合都可以放入轉(zhuǎn)化成 LinkedList

4. 練習(xí)題

習(xí)題一

題目描述：

霍格沃茨學(xué)院有若干學(xué)生（學(xué)生對象放在一個 List 中），每個學(xué)生有一個姓名（String）、班級（String）和考試成績（double）。某次考試結(jié)束后，每個學(xué)生都獲得了一個考試成績。遍歷 list 集合，并把每個學(xué)生對象的屬性都打印出來

本題代碼：

class Student{
    private String name;
    private String classes;
    private double score;
	// 重寫構(gòu)造方法
    public Student(String name, String classes, double score) {
        this.name = name;
        this.classes = classes;
        this.score = score;
    }
	// 構(gòu)造 get 和 set 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getClasses() {
        return classes;
    }

    public void setClasses(String classes) {
        this.classes = classes;
    }

    public double getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(double score) {
        this.score = score;
    }
	// 重寫 toString 方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", classes='" + classes + '\'' +
                ", score=" + score +
                '}';
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Student> students = new ArrayList<>();
        students.add(new Student("哈利波特","大二班",95.5));
        students.add(new Student("赫敏格蘭杰","小三班",93));
        students.add(new Student("羅恩韋斯萊","小二班",91));
        for(Student s: students){
            System.out.println(s);
        }   
    }
}
// 結(jié)果為：
// Student{name='哈利波特', classes='大二班', score=95.5}
// Student{name='赫敏格蘭杰', classes='小三班', score=93.0}
// Student{name='羅恩韋斯萊', classes='小二班', score=91.0}

習(xí)題二

題目描述：

有一個 List 當(dāng)中存放的是整形的數(shù)據(jù)，要求使用 Collections.sort 對 List 進行排序

該題代碼：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(3);
        list.add(7);
        list.add(1);
        list.add(6);
        list.add(2);
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}
// 結(jié)果為：[1, 2, 3, 6, 7]

補充：

Collections 是一個工具類，sort 是其中的靜態(tài)方法，它是用來對 List 類型進行排序的

注意：

如果具體的類是類似于習(xí)題一那樣的 Student 類，該類中含有多個屬性，那就不能直接使用這個方法。要對 comparator 或者 comparable 接口進行重寫，確定比較的是哪個屬性才行

習(xí)題三

題目描述：

輸出刪除了第一個字符串當(dāng)中出現(xiàn)的第二個字符串中的字符的字符串，例如

String str1 = "welcome to harrypotter";
String str2 = "come";
// 結(jié)果為：wl t harrypttr

希望本題可以使用集合來解決

該題代碼：

public static void removeS(String str1, String str2){
    if(str1==null || str2==null){
        return;
    }
    List<Character> list = new ArrayList<>();
    int lenStr1=str1.length();
    for(int i=0; i<lenStr1; i++){
        char c = str1.charAt(i);
        if(!str2.contains(c+"")){
            list.add(c);
        }
    }
    for(char ch: list){
        System.out.print(ch);
    }
}

5. 撲克牌小游戲

我們可以通過上述所學(xué)，運用 List 的知識，去寫一個關(guān)于撲克牌的邏輯代碼（如：獲取一副牌、洗牌、發(fā)牌等等）

class Card{
    private String suit;   // 花色
    private int rank;       // 牌面值
    public Card(String suit, int rank){
        this.suit=suit;
        this.rank=rank;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "[ "+suit+" "+rank+" ] ";
    }
}
public class TestDemo {
    public static String[] suits = {"♣", "♦", "♥", "♠"};
    // 獲取一副牌
    public static List<Card> getNewCards(){
        // 存放 52 張牌
        List<Card> card = new ArrayList<>();
        for(int i=0; i<4; i++){
            for(int j=1; j<=13; j++) {
                card.add(new Card(suits[i], j));
            }
        }
        return card;
    }
    public static void swap(List<Card> card, int i, int j){
        Card tmp = card.get(i);
        card.set(i, card.get(j));
        card.set(j, tmp);
    }
    // 洗牌
    public static void shuffle(List<Card> card){
        int size = card.size();
        for(int i=size-1; i>0; i--){
            Random random = new Random();
            int randNum = random.nextInt(i);
            swap(card, i, randNum);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 得到一副新的牌
        List<Card> cardList = getNewCards();
        System.out.println("已獲取新的撲克牌");
        System.out.println("洗牌：");
        shuffle(cardList);
        System.out.println(cardList);
        System.out.println("抓牌：（3個人，每人輪流抓牌總共抓5張）");
        List<Card> hand1 = new ArrayList<>();
        List<Card> hand2 = new ArrayList<>();
        List<Card> hand3 = new ArrayList<>();
        List<List<Card>> hands = new ArrayList<>();
        hands.add(hand1);
        hands.add(hand2);
        hands.add(hand3);
        for(int i=0; i<5; i++){
            for(int j=0; j<3; j++){
                Card card = cardList.remove(0);
                hands.get(j).add(card);
            }
        }
        System.out.println("第一個人的牌："+hand1);
        System.out.println("第二個人的牌："+hand2);
        System.out.println("第三個人的牌："+hand3);
    }
}
/** 
結(jié)果為：
已獲取新的撲克牌
洗牌：
[[ ♥ 9 ] , [ ♦ 6 ] , [ ♣ 8 ] , [ ♦ 2 ] , [ ♣ 6 ] , [ ♦ 4 ] , [ ♣ 11 ] , [ ♣ 9 ] , [ ♠ 8 ] , [ ♣ 5 ] , [ ♦ 8 ] , [ ♦ 10 ] , [ ♦ 1 ] , [ ♦ 12 ] , [ ♥ 10 ] , [ ♥ 7 ] , [ ♠ 12 ] , [ ♥ 12 ] , [ ♦ 7 ] , [ ♣ 13 ] , [ ♠ 6 ] , [ ♠ 5 ] , [ ♥ 3 ] , [ ♦ 5 ] , [ ♦ 11 ] , [ ♣ 12 ] , [ ♠ 7 ] , [ ♦ 3 ] , [ ♥ 5 ] , [ ♦ 13 ] , [ ♣ 1 ] , [ ♥ 8 ] , [ ♠ 10 ] , [ ♠ 4 ] , [ ♣ 4 ] , [ ♣ 7 ] , [ ♥ 1 ] , [ ♠ 1 ] , [ ♣ 3 ] , [ ♥ 11 ] , [ ♥ 13 ] , [ ♦ 9 ] , [ ♠ 13 ] , [ ♣ 10 ] , [ ♥ 6 ] , [ ♠ 11 ] , [ ♠ 3 ] , [ ♣ 2 ] , [ ♠ 2 ] , [ ♥ 2 ] , [ ♥ 4 ] , [ ♠ 9 ] ]
抓牌：（3個人，每人輪流抓牌總共抓5張）
第一個人的牌：[[ ♥ 9 ] , [ ♦ 2 ] , [ ♣ 11 ] , [ ♣ 5 ] , [ ♦ 1 ] ]
第二個人的牌：[[ ♦ 6 ] , [ ♣ 6 ] , [ ♣ 9 ] , [ ♦ 8 ] , [ ♦ 12 ] ]
第三個人的牌：[[ ♣ 8 ] , [ ♦ 4 ] , [ ♠ 8 ] , [ ♦ 10 ] , [ ♥ 10 ] ]
*/

上述代碼中有一處代碼是這樣寫的 List<List<Card>>，其實不難理解，這個類型其實就是 List 中存放的每個元素都是一個 List 類型的，并且每一個 List 元素中的元素都是 Card 類型，類似于二維數(shù)組。

以上就是Java集合框架之List ArrayList LinkedList使用詳解刨析的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Java 集合框架的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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