Java(十七)---ArrayList的使用

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前言

上一篇我们模拟实现了ArrayList的部分功能,现在我们讨论如何使用Java中自带的ArrayList方法。


1.ArrayList的简介

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】

  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

2. ArrayList使用

2.1.ArrayList的构造

首先我们看一下这三个构造方法有什么区别

上面有个疑问,等会再解答。

2.2.ArrayList的扩容机制(JDK17)

为了解决这个问题,我们看一下add的源码,这样就可以明白扩容机制。

我们把上面的问题解决了,现在考虑扩容机制(即当数组满的时候,那么或扩充多少空间)

通过上述的分析,我们发现Java内部ArrayList扩容机制是扩充1.5倍

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

3.ArrayList的常见操作

上面的方法主要讲最后一个

java 复制代码
public static void main(String[] args) {
       ArrayList<Integer>list=new ArrayList<>();
       //add尾插
       list.add(1);
       list.add(2);
       list.add(3);
       //在指定位置插入
       list.add(2,4);
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.print(list.get(i)+" ");
        }
        System.out.println();
       //subList
        List<Integer>list1=new ArrayList<>();
        list1=list.subList(2,4);
        for (int i=0;i<list1.size();i++){
            System.out.print(list1.get(i)+" ");
        }
        System.out.println();
        list.set(2,99);
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.print(list.get(i)+" ");
        }
        System.out.println();
        for (int i=0;i<list1.size();i++){
            System.out.print(list1.get(i)+" ");
        }
    }

我们看一下结果:

这是为什么呢,我们调试一下

我们会发现,两个数组所指向的内存是一样的,因此使用set()方法,改的时候,两个数组对应的值都会发生变化。


4. ArrayList的具体使用

4.1.杨辉三角

这个题吗,如果使用数组的话,很好做,但是

必须要使用顺序表,并且List<List< Integer >>什么意思?

如果联想一下二维数组,不难知道,这是一个二维顺序表。

java 复制代码
public List<List<Integer>> generate(int numRows) {
        List<List<Integer>>list=new ArrayList<>();
        //先把第一行填满
        List<Integer>list0=new ArrayList<>();
        list0.add(1);
        list.add(list0);
        //再把剩余的填满
        for (int i=1;i<numRows;i++){
            List<Integer>curRow=new ArrayList<>();
            //第一个
            curRow.add(1);
            //中间
            List<Integer>preRow=list.get(i-1);
            for (int j = 1; j < i; j++) {
                int val1=preRow.get(j);
                int val2=preRow.get(j-1);
                curRow.add(val2+val1);
            }
            //最后一个
            curRow.add(1);
            list.add(curRow);
        }
        return list;
    }

4.2.简单的洗牌游戏

一副拍克牌,除去大小王,三个人完,洗完牌后,三个人轮流拿一张牌,拿五轮,写出算法。

Card类

java 复制代码
public class Card {
    public int rank;   //牌面值
    public String suit;//花色

    public Card(int rank, String suit) {
        this.rank = rank;
        this.suit = suit;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return '['+suit+" "+rank+']';
    }
}

CardDemo类

java 复制代码
public class CardDemo {
    public static final String[]suits={"♣","♦","♥","♠"};
    public List<Card> buyCard(){
        List<Card>cards=new ArrayList<>(52);
        for (int i=0;i<4;i++){
            for (int j=1;j<=13;j++){
                int rank=j;
                String suit=suits[i];
                Card card=new Card(rank,suit);
                cards.add(card);
            }
        }
        return cards;
    }
    private void Swap(List<Card>cards,int i,int j){
            Card tmp=cards.get(i);
            cards.set(i,cards.get(j));
            cards.set(j,tmp);
    }
    //洗牌
    public void shuttle(List<Card>cards){
        Random random=new Random();
        for (int i = cards.size()-1; i >0 ; i--) {
            int index=random.nextInt(i);
            Swap(cards,i,index);
        }
    }
    //发牌
    public List<List<Card>> play(List<Card>cards){
        List<List<Card>>hand=new ArrayList<>(3);
        List<Card>hand1=new ArrayList<>();
        List<Card>hand2=new ArrayList<>();
        List<Card>hand3=new ArrayList<>();
        hand.add(hand1);
        hand.add(hand2);
        hand.add(hand3);
        for (int i=0;i<5;i++){
            for (int j=0;j<3;j++){
                Card card=cards.remove(0);
                hand.get(j).add(card);
            }
        }
        return hand;
    }
}

5.ArrayList的问题及思考

  1. ArrayList底层使用连续的空间,任意位置插入或删除元素时,需要将该位置后序元素整体往前或者往后搬
    移,故时间复杂度为O(N)
  2. 增容需要申请新空间,拷贝数据,释放旧空间。会有不小的消耗。
  3. 增容一般是呈2倍的增长,势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100,满了以后增容到200,我们再继
    续插入了5个数据,后面没有数据插入了,那么就浪费了95个数据空间。
    思考: 如何解决以上问题呢?
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