【Java ArrayList】底层方法的自我实现

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🔍系列专栏：Java.数据结构

【前言】
ArrayList是Java集合框架中List接口的动态数组实现，可以方便的存储和操作数据。它提供了一系列方法，便于我们进行增删查改，这篇文章是进行ArrayList的一个自我实现，让我们从底层更深度地理解ArrayList（顺序表）

文章目录：

• [一、 定义ArrayList类](#一、 定义ArrayList类)
• 二、常见方法实现
• • [1.add(int data)：新增元素，添加在数组后面](#1.add(int data)：新增元素，添加在数组后面)
  • [2.add(int pos, int data):再pos位置添加元素](#2.add(int pos, int data):再pos位置添加元素)
  • [3.contains(int toFind)：判断是否包含某个元素](#3.contains(int toFind)：判断是否包含某个元素)
  • [4.indexOf(int toFind):查找某个元素对应的位置](#4.indexOf(int toFind):查找某个元素对应的位置)
  • [5.get(int pos):获取pos位置的元素](#5.get(int pos):获取pos位置的元素)
  • [6.set(int pos, int value)：给pos位置的元素设为value](#6.set(int pos, int value)：给pos位置的元素设为value)
  • [7.remove(int toRemove)：删除第⼀次出现的关键字key](#7.remove(int toRemove)：删除第⼀次出现的关键字key)
  • 8.size()：获取顺序表⻓度
  • 9.clear()：清空顺序表
• 三、总结

一、 定义ArrayList类

arr : 创建一个整型数组，用来存储数据； usedSize : 有效数据,也就是真实的元素个数;
DEFAULT_CAPACITY：默认数组容量
MyArrayList()：构造方法,初始化数组长度为默认的容量

public class MyArrayList implements IList{
    private int[] arr;//存储数据
    private int usedSize;//有效数据个数
    public static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认数组容量
    public MyArrayList(){
        this.arr = new int[DEFAULT_CAPACITY];
    }

二、常见方法实现

ArrayList的常见方法如下：

1.add(int data)：新增元素，添加在数组后面

 public void add(int data) {
        //判断顺序表是否满了
        if (isFull()) {
            //扩容
            grow();
        }
        //存储
        this.arr[this.usedSize] = data;
        this.usedSize++;
    }
    public boolean isFull(){
        return this.usedSize == this.arr.length;
    }
    public void grow(){
        this.arr = Arrays.copyOf(this.arr,2*this.arr.length);
    }

添加元素时，要先检查数组是否已满（isFull() 通过比较数组的长度和元素个数），如果满了，就要进行扩容grow()，这里是copy两倍的数组容量，然后再进行存储

2.add(int pos, int data):再pos位置添加元素

public void add(int pos, int data) {
        //检查是不是满的
        if(isFull()){
            grow();
        }
        checkPos(pos,"add方法执行的时候pos位置不合法");
            //判断是不是放在usedSize位置
            if(pos == usedSize){
                arr[pos] = data;
                usedSize++;
                return;
            }
            //如果放在前面，就要移动数据
            for (int i = usedSize-1; i >= pos; i++) {
                arr[i+1] = arr[i];
            }
            arr[pos] = data;
            usedSize++;
    }
    private void checkPosAdd(int pos,String msg) {
        if (pos < 0 || pos > usedSize) {
            throw new PosIllegalityException(msg);
        }
    }

还是先要检查容量是否已满isFull()，满了就要进行扩容grow()，然后添加时，要先检查pos位置是否合法，如上图，pos < 0 || pos > usedSize就是不合法的，在这个范围则会抛出我们自定义的PosIllegalityException异常，正常情况下进行添加：将pos位置及后面的元素统统向后移动一个位置，为要添加的元素腾出位置，然后有效数据usedSize++

3.contains(int toFind)：判断是否包含某个元素

public boolean contains(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if(arr[i] == toFind){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

使用for循环遍历整个数组，if语句判断当前元素是否是你要找的元素toFind，是返回true，不是返回false

4.indexOf(int toFind):查找某个元素对应的位置

public int indexOf(int toFind) {
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            if(arr[i] == toFind){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

同理：使用for循环遍历整个数组，if语句判断当前元素是否是你要找的元素toFind，是返回对应元素的下标i，不是返回-1

5.get(int pos):获取pos位置的元素

public int get(int pos) {
        if(isEmpty()){
            throw new EmptyListException("当前顺序表为空");
        }
        checkPos(pos,"get方法的pos位置不合法");
        return arr[pos];
    }
    private void checkPos(int pos,String msg){
        if (pos<0 || pos >= usedSize){
            throw new PosIllegalityException(msg);
        }
    }
    public boolean isEmpty(){
        return usedSize == 0;
    }

获取元素，先检查pos位置是否为空isEmpty(),如果为空，抛出我们的自定义异常EmptyListException，然后检查pos位置是否合法pos<0 || pos >= usedSize这个范围就是不合法的，抛出我们的自定义异常PosIllegalityException,最后就可以返回pos位置的元素

6.set(int pos, int value)：给pos位置的元素设为value

public void set(int pos, int value) {
        if(isEmpty()){
            throw new EmptyListException("当前顺序表为空");
        }
        checkPos(pos,"set方法执行的时候pos位置不合法"+pos);
        arr[pos] = value;
    }

替换时要先检查是否为空isEmpty()，为空抛出自定义异常EmptyListException,不为空检查pos位置是否合法，最后将给定的值替换指定的数组元素

7.remove(int toRemove)：删除第⼀次出现的关键字key

public void remove(int toRemove) {
        if(isEmpty()){
            throw new EmptyListException("当前顺序表为空");
        }
        //查找要删除数据的下标
        int index = indexOf(toRemove);
        if(index == -1){
            System.out.println("没有你要删除的数据");
            return;
        }
        for (int i = index; i < usedSize-1; i++) {
            arr[i] = arr[i+1];
        }
        usedSize--;
    }
     //arr[usedSize] = null;如果是引用类型，需要手动置空

还是先检查是否为空，然后可以通过indexOf(toRemove)查找要删除的元素，如果index == -1，则没有你要删除的元素，如果有，进行覆盖删除，让后面的元素逐一向前移动一个位置直到你要，直到覆盖掉你要删除的元素，最后将有效元素usedSize--

8.size()：获取顺序表⻓度

public int size() {
        return this.usedSize;
    }

9.clear()：清空顺序表

public void clear(){
        for (int i = 0; i < this.usedSize; i++) {
            arr[i] = 0;
        }
        usedSize = 0;
    }

三、总结

这篇文章只是从深度的实现了一下ArrayList提供的一系列方法，以便于更好地去理解和使用ArrayList,让我们认识到了，数据结构的学习和使用，要考虑到所有方面，对我们的逻辑思维能力要求很高，同样也会提高我们这方面的能力，相关的其他内容后面会详细道来