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Java中ArrayList與順序表的概念與使用實例

更新時間：2022年01月11日 09:35:51 作者：Solitudefire

順序表是指用一組地址連續(xù)的存儲單元依次存儲各個元素,使得在邏輯結(jié)構(gòu)上相鄰的數(shù)據(jù)元素存儲在相鄰的物理存儲單元中的線性表,下面這篇文章主要介紹了Java?ArrayList與順序表的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

通過前面的博客我們已經(jīng)大致了解了關(guān)于Java的基本知識，而下面的幾篇博客我們著重開始對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識進行學(xué)習(xí)，這篇博客我們就了解關(guān)于順序表和ArrayList的相關(guān)知識，從名字上我們就可以看到ArrayList是數(shù)組鏈表，也就是我們總說的順序表。這是Java內(nèi)置的，因此不需要我們寫，這也方便了程序員的使用。那么面我們就來了解一下ArrayList順序表的相關(guān)知識。

在學(xué)習(xí)順序表之前呢，我們需要了解幾個概念。

泛型(Generic)

泛型的引入

問題： 我們在之前學(xué)習(xí)順序表的時候，只能保存int類型的元素，如果現(xiàn)在我們需要保存Person類型對象的引用順序表，那么我們該如何解決呢？

回答：

首先，我們在學(xué)習(xí)多態(tài)過程中已知一個前提，基類的引用可以指向子類的對象。
其次，我們也已知Object是 java 中所有類的祖先類。

那么，解決這個問題我們就想到一個辦法，我們將順序表數(shù)組種元素類型定義為Object類型，這樣我們的Object類型的引用可以指向int類型的對象，也可以指向Person類型的對象。舉個例子：

public class MyArrayList {
	private Object[] array; // 保存順序表的元素，即 Object 類型的引用
	private int size; // 保存順序表內(nèi)數(shù)據(jù)個數(shù)
	
	public void add(Object o) { 
		尾插 
	}
	public Object get(int index) { 
		獲取 index 位置的元素 
	}
	...
}

現(xiàn)在的 MyArrayList 雖然可以做到添加任意類型的引用到其中了，但遇到以下代碼就會產(chǎn)生問題。

Person person = (Person)books.get(0);
// 將 Object 類型轉(zhuǎn)換為 Person 類型，需要類型轉(zhuǎn)換才能成功
// 這里編譯正確，但運行時會拋出異常 ClassCastException

此時的book對象的get（）方法的返回值是Object類型因此我們需要強制轉(zhuǎn)化為Person類型才可以賦值給person對象，但是這只是編譯上通過，但是運行仍會報錯，因此引入了泛型這個概念。

泛型的基本概念

泛型分為兩類：

泛型類
泛型方法

什么是泛型類呢？我們來看一個例子：

public class MyArrayList<E> {
	private E[] array;
	private int size;
	...
}

在這個MyArrayList類中，我們可以看到后面跟了一個尖括號，這就是泛型的標志。有以下幾點需要注意：

尖括號 <> 是泛型的標志。
E 是類型變量(Type Variable)，變量名一般要大寫。
E 在定義時是形參，代表的意思是 MyArrayList 最終傳入的類型，但現(xiàn)在還不知道。

也就是說我們在用這個類創(chuàng)建對象時，我們可以在類的尖括號中告訴編譯器你使用的是什么對象。比如：

// 定義了一個元素是 Book 引用的 MyArrayList
MyArrayList<Book> books = new MyArrayList<Book>();
books.add(new Book());
// 會產(chǎn)生編譯錯誤，Person 類型無法轉(zhuǎn)換為 Book 類型
books.add(new Person());
// 不需要做類型轉(zhuǎn)換
Book book = book.get(0);
// 不需要做類型轉(zhuǎn)換
// 會產(chǎn)生編譯錯誤，Book 類型無法轉(zhuǎn)換為 Person 類型
Person person = book.get(0);

我們可以看到，MyArrayList存放的是Book類型的引用，這是編譯器就可以達到類似Object的效果，存儲Book類型的對象，如果在里面又想放入Person類型的對象就會報錯。

總結(jié)

泛型是為了解決某些容器、算法等代碼的通用性而引入，并且能在編譯期間做類型檢查。
泛型利用的是 Object 是所有類的祖先類，并且父類的引用可以指向子類對象的特定而工作。
泛型是一種編譯期間的機制，即 MyArrayList< Person > 和MyArrayList< Book > 在運行期間是一個類型。
泛型是 java 中的一種合法語法，標志就是尖括號 <>。

包裝類(Wrapper Class)

包裝類的引入

我們知道Object引用可以指向任意類型的對象，但是8種基本數(shù)據(jù)類型又不是對象，那么泛型就無法對這8種基本數(shù)據(jù)類型失效了。因此為了解決這個問題java 引入了一類特殊的類，即這 8 種基本數(shù)據(jù)類型的包裝類，在使用過程中，會將類似int這樣的值包裝到一個對象中去。

基本數(shù)據(jù)類型與包裝類的對應(yīng)關(guān)系

基本數(shù)據(jù)類型	包裝類
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

基本就是類型的首字母大寫，除了 Integer 和 Character。

ArrayList與順序表

ArrayList簡介

簡單了解了泛型和包裝類的知識，下面我們就正式學(xué)習(xí)ArrayList的相關(guān)知識。

在集合框架中，ArrayList是一個普通的類，實現(xiàn)了List接口，具體框架圖如下：

說明：

ArrayList實現(xiàn)了RandomAccess接口，表明ArrayList支持隨機訪問。
ArrayList實現(xiàn)了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的。
ArrayList實現(xiàn)了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的。
和Vector不同，ArrayList不是線程安全的，在單線程下可以使用，在多線程中可以選擇Vector或者CopyOnWriteArrayList。
ArrayList底層是一段連續(xù)的空間，并且可以動態(tài)擴容，是一個動態(tài)類型的順序表。

ArrayList使用

ArrayList的構(gòu)造

方法	解釋
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

舉個例子：

public static void main(String[] args) {
	// ArrayList創(chuàng)建，推薦寫法
	// 構(gòu)造一個空的列表
	List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
	// 構(gòu)造一個具有10個容量的列表
	List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
	list2.add(1);
	list2.add(2);
	list2.add(3);
	// list2.add("hello"); // 編譯失敗，List<Integer>已經(jīng)限定了，list2中只能存儲整形元素
	// list3構(gòu)造好之后，與list中的元素一致
	ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);
	// 避免省略類型，否則：任意類型的元素都可以存放，使用時將是一場災(zāi)難
	List list4 = new ArrayList();
	list4.add("111");
	list4.add(100);
}

ArrayList常見方法

方法	解釋
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 位置元素
boolean remove(Object o)	刪除遇到的第一個 o
E get(int index)	獲取下標 index 位置元素
E set(int index, E element)	將下標 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
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一個 o 的下標
List subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

代碼示例：

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("測試課程");
	System.out.println(list);
	// 獲取list中有效元素個數(shù)
	System.out.println(list.size());
	// 獲取和設(shè)置index位置上的元素，注意index必須介于[0, size)間
	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及后續(xù)的元素統(tǒng)一往后搬移一個位置
	list.add(1, "Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)");
	System.out.println(list);
	// 刪除指定元素，找到了就刪除，該元素之后的元素統(tǒng)一往前搬移一個位置
	list.remove("JVM");
	System.out.println(list);
	// 刪除list中index位置上的元素，注意index不要超過list中有效元素個數(shù),否則會拋出下標越界異常
	list.remove(list.size()-1);
	System.out.println(list);
	// 檢測list中是否包含指定元素，包含返回true，否則返回false
	if(list.contains("測試課程")){
		list.add("測試課程");
	}
	// 查找指定元素第一次出現(xiàn)的位置：indexOf從前往后找，lastIndexOf從后往前找
	list.add("JavaSE");
	System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
	System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
	// 使用list中[0, 4)之間的元素構(gòu)成一個新的ArrayList返回
	List<String> ret = list.subList(0, 4);
	System.out.println(ret);
	list.clear();
	System.out.println(list.size());
}

運行結(jié)果：

ArrayList的遍歷

ArrayList 可以使用三方方式遍歷：for循環(huán)+下標、foreach、使用迭代器

代碼示例：

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);
	// 使用下標+for遍歷
	for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
		System.out.print(list.get(i) + " ");
	}
	System.out.println();
	// 借助foreach遍歷
	for (Integer integer : list) {
		System.out.print(integer + " ");
	}
	System.out.println();
	//使用迭代器
	Iterator<Integer> it = list.listIterator();
	while(it.hasNext()){
		System.out.print(it.next() + " ");
	}
	System.out.println();
}

運行結(jié)果：