数据结构第一篇【探究List和ArrayList之间的奥秘 】

数据结构第一篇【探究List和ArrayList之间的奥秘 】

• • • 前言
• List
• • • 什么是List?
    • List
• ArrayList
• • • ArrayList使用
    • ArrayList常见操作
    • ArrayList的遍历
    • ArrayList的扩容机制
    • ArrayList的具体使用

前言

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欢迎开始数据结构的学习,本章讲解List与ArrayList

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List

什么是List?

在集合框架中，List是一个接口，继承自Collection。Collection也是一个接口,常用方法如下

站在数据结构的角度来看，List就是一个线性表，即n个具有相同类型元素的有限序列，在该序列上可以执行增删改查以及变量等操作。

List中提供了好的方法，虽然方法比较多，但是常用方法如下：

List

注意：List是个接口，并不能直接用来实例化。

如果要使用，必须去实例化List的实现类。在集合框架中ArrayList和LinkedList都实现了List接口。

ArrayList

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口

【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

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虽然提供的方法比较多，但是常用方法如下所示:

 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());
 }

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

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。

源码我就不展示了,有兴趣的小伙伴可以去搜.

【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
3. 初步预估按照1.5倍大小扩容
4. 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
5. 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
6. 使用copyOf进行扩容

ArrayList的具体使用

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:"); 
        System.out.println(hands.get(1));
	 	System.out.println("C 手中的牌:");
	 	System.out.println(hands.get(2));
 }
 }