ArrayList与顺序表

1.线性表

线性表（ linear list ）是 n 个具有相同特性的数据元素的有限序列。线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列..
线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。但是在物理结构上并不一定是连续的，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。

2.顺序表

顺序表是用一段 物理地址连续 的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储，在数组上完成数据的增删查改。

3. ArrayList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】

ArrayList 是以泛型方式实现的，使用时必须要先实例化
ArrayList 实现了 RandomAccess 接口，表明 ArrayList 支持随机访问
ArrayList 实现了 Cloneable 接口，表明 ArrayList 是可以 clone的
ArrayList 实现了 Serializable 接口，表明 ArrayList 是支持序列化的
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
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

3.1 ArrayList的构造

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 );
}

3.2ArrayList****的遍历

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 ();
//迭代器
Iterator < Integer > it = list . listIterator ();
while ( it . hasNext ()){
System . out . print ( it . next () + " " );
}
System . out . println ();
}
注意：

ArrayList 最长使用的遍历方式是： for 循环 + 下标以及 foreach

迭代器是设计模式的一种

3.3ArrayList的扩容机制

每个ArrayList都有一个容量(capacity)，如果容量不足，容器会自动增大底层数组的大小

数组进行扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量的增长大约是其原容量的1.5倍。这种操作的代价是很高的，因此在实际使用时，我们应该尽量避免数组容量的扩张。当我们可预知要保存的元素的多少时，要在构造ArrayList实例时，就指定其容量，以避免数组扩容的发生。或者根据实际需求，通过调用ensureCapacity方法来手动增加ArrayList实例的容量。

源代码的扩容方式：

java 复制代码

Object[] elementData; // 存放元素的空间
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 默认空间
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量大小
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// 获取旧空间大小
int oldCapacity = elementData.length;
// 预计按照1.5倍方式扩容
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果用户需要扩容大小 超过 原空间1.5倍，按照用户所需大小扩容
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果需要扩容大小超过MAX_ARRAY_SIZE，重新计算容量大小
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用copyOf扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
// 如果minCapacity小于0，抛出OutOfMemoryError异常
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}

PS：Arrays.copyOf

// 扩容数组，将新长度设置为原长度的两倍 Integer[] expandedArray = Arrays.copyOf(originalArray, originalArray.length * 2);

缺点：
在ArrayList 任意位置插入或者删除元素时，就需要将后序元素整体往前或者往后 搬移，时间复杂度为 O(n) ，效率比较低，因此 ArrayList 不适合做任意位置插入和删除比较多的场景 。

ArrayList与顺序表

**1.**线性表

**2.**顺序表

3. ArrayList****简介

3.1 ArrayList****的构造