ArrayList与顺序表

Dylan的码园2025-12-04 8:05

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前言

这篇文章来和大家分享一下java集合框架与最基础的ArrayList的使用.老话说,读书百遍其义自见.这是我第二次学习一些新的心得与理解.我将从java集合框架到顺序表再到官方的arraylist进行分享~

一、java集合框架

  • Java 集合框架是 Java 中用于存储和操作一组对象的体系，核心分为 Collection（单列集合）和Map（双列集合）

核心接口与分类

  • Collection（单列集合）

    • 是所有单列集合的根接口，定义了集合的基本操作（增删改查、遍历等）。
    • 子接口：List（有序可重复）、Set（无序不可重复）、Queue（队列）。

  • Map（双列集合）

    • 存储键值对（Key-Value），Key 唯一、Value 可重复。
    • 子接口：SortedMap（键有序）。

  • 有小伙伴说哎哎哎这都是啥?不用大家都记住,以后我会在数据结构这个合集和大家一点一点掰扯~ 咱们现在就只需要知道存储和操作数据的体系,我们在数据结构中学的一些结构与方法被java官方封装好啦,通过一些接口连接成了上面的集合结构.咱们今天就先看看ArrayList

ArrayList

  • ArrayList是 Java 集合框架中List接口的动态数组实现类
    • 底层结构：基于动态数组（默认初始容量为 10，当元素满时自动扩容）。
    • 有序性：元素按插入顺序存储，支持通过索引（get(int index)）快速访问。
    • 可重复性：允许存储重复元素、null值。
    • 线程不安全：多线程环境下操作会有并发问题（需手动加锁或用CopyOnWriteArrayList替代）。

我们接下来会详细介绍一下它~

二、顺序表

  • 在数据结构中，顺序表是用连续的存储单元存储元素的线性表，而 Java 中的ArrayList就是顺序表的具体实现，下面从数据结构方面介绍：

数据结构中的顺序表

  • 定义：用一段地址连续的存储单元（如数组）依次存储线性表的元素，元素的逻辑顺序与物理存储顺序一致。
  • 核心特点：
    • 支持随机访问：通过索引直接定位元素，时间复杂度O(1)。
    • 存储连续：插入 / 删除中间元素时，需移动后续元素，时间复杂度O(n)。
    • 容量固定（原生顺序表）：数组容量一旦确定无法动态调整（但ArrayList做了动态扩容优化）。

三、常用代码手动实现

  • 这一部分的逻辑是较为简单的,小伙伴们如果是第一次接触,非常建议大家上手实现一下~
    我就都分成一个一个小的代码块了 大家在学习的时候也可以分成基本成员变量 ,成员方法,**辅助方法(在成员方法中被调用的小方法)**进行学习

基本方法

java 复制代码 
import java.util.Arrays;

public class MyArrayList implements IList{

    //基本成员方法

     public int [] element ;
     public int usedSide;
     public static final int DEFAULT_CAPACITY =10;

     public MyArrayList(){
        this.element = new int[DEFAULT_CAPACITY];
     }



    @Override
    public void add(int data) {
         //判断是不是满  -- 扩容后进行添加元素
        if (isFull()){
            grow();
        }
        this.element[this.usedSide] = data;
        usedSide++;

    }

    public boolean isFull(){
         return usedSide == this.element.length;
    }

    public void grow(){
        this.element = Arrays.copyOf(this.element,
                 2*element.length);
    }
    public void checkPosAdd(int pos,String mag) {
        if (pos < 0 || pos > usedSide) {
            throw new posIllegalityException(mag);
        }
    }

    @Override
    public void add(int pos, int data) {
         //判断满没有
        if (isFull()){
            grow();
        }
        // 下表是不是合法的
        checkPosAdd(pos,"pos位置不合法");
        //交换数据
        for (int i = usedSide-1;i >= pos;i--){
            element[i] = element[i+1];
        }
        element[pos] = data;
        usedSide++;
    }

    @Override
    public boolean contains(int toFind) {

         for (int i = 0 ;i < usedSide ; i ++){
             if (this.element[i] == toFind){
                 return true;
             }
         }
        return false;
    }

    @Override
    public int indexOf(int toFind) {
        for (int i = 0 ;i < usedSide ; i ++){
            if (this.element[i] == toFind){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public int get(int pos) {
         if (isEmpty()){
             throw new emptyIllegalityException
                     ("空列表异常");
         }
         checkPos(pos,"get方法的pos越界异常");
         return element[pos];
    }

    //检查越界异常
    public void checkPos(int pos,String mag){
         if (pos < 0 || pos >= usedSide){
             throw new posIllegalityException(mag); //调用异常
         }
    }


    public boolean isEmpty(){
         return this.usedSide == 0;
    }



    @Override
    public void set(int pos, int value) {
         checkPos(pos, "upset方法pos位置违法");
         //是不是空
        if(isEmpty()){
            throw new emptyIllegalityException("set方法空指针异常");
        }
         this.element[pos] = value;


    }


    @Override
    public void remove(int toRemove) {
         //判断是不是空
        if (isEmpty()){
            throw new emptyIllegalityException("空链表异常");
        }

        int pos = indexOf(toRemove);
        if (pos < 0){
            throw new posIllegalityException("删除位置异常");
        }
        //核心逻辑进行
        for (int i = pos; pos < usedSide-1 ;i++ ){
            //在进行add会将最后那个覆盖
            this.element[i] = element[i+1];
        }
        usedSide--;



    }

    @Override
    public int size() {
     //判断是不是空
        if(isEmpty()){
            throw new emptyIllegalityException("set方法空指针异常");
        }
        return this.usedSide;

    }

    @Override
    public void clear() {
         for (int i = 0;i < usedSide ;i++){
             this.element[i] = 0;
             //是引用类型是就要给到null
         }
         usedSide =0;
    }

    @Override
    public void display() {
         for (int i = 0 ; i < usedSide ;i++){
             System.out.println(element[i]+" ");
         }
        System.out.println();
    }
}

异常类

在上面会有一点异常的处理,在这两个类中啦,要是对异常不太清楚了,也可以看看我的计算机异常文章,可以对你有帮助~

java 复制代码 
public class posIllegalityException extends RuntimeException {
    //构造方法

    public posIllegalityException() {
    }

    public posIllegalityException(String message) {
        super(message);
    }
}




public class emptyIllegalityException extends RuntimeException {
    public emptyIllegalityException() {
    }

    public emptyIllegalityException(String message) {
        super(message);
    }
}

四、Arraylist使用

我们看一下java官方包中的方法

构造方法

官方提供了三个构造方法,分别是无参数,指定容量,给予已有集合的,我们一个一个看.

无参构造方法 ArrayList()

java 复制代码 
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
  • 核心细节：
    • 初始化时，底层数组elementData会被赋值为空数组. （DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是一个静态空数组常量）.
    • 延迟初始化：第一次调用add()方法时，才会将数组扩容至默认初始容量 10.
    • 目的：避免创建空 ArrayList 时占用不必要的内存（空数组仅占极小空间）。

指定初始容量的构造方法 ArrayList(int initialCapacity)

java 复制代码 
public ArrayList(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity > 0) {
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    } else if (initialCapacity == 0) {
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 另一个静态空数组常量
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
    }
}
  • 核心细节：
    • 参数initialCapacity是期望的初始容量，需≥0。
    • 分三种情况：
      • initialCapacity > 0：直接创建一个容量为initialCapacity的Object[]数组。
      • initialCapacity == 0:底层数组赋值为EMPTY_ELEMENTDATA（与无参构造的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是不同的空数组常量，用于区分 "用户指定容量 0" 和 "默认空数组"）。
        -initialCapacity < 0：抛出IllegalArgumentException非法参数异常。
  • 适用场景：已知集合大致大小，提前指定容量可避免后续多次扩容，提升性能。

基于已有的集合的构造方法ArrayList(Collection<? extends E> c)

java 复制代码 
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // c.toArray()可能返回的不是Object[]类型（如某些自定义集合），需转换
        if (elementData.getClass() != Object[].class) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        }
    } else {
        // 集合c为空，赋值为空数组
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}
  • 参数c是一个实现了Collection接口的集合（如LinkedList、HashSet等），用于初始化 ArrayList。

官方常用方法

  • 需要注意的就是每个方法的返回类型+方法名+形参
  • 一定要动手操作一下

五、Arraylist的遍历

直接打印

java 复制代码 
System.out.println(list);

for循环

java 复制代码 
 for(int i = 0; i <= list.size()-1; i++{
        Integer ii = list.get(i);
       System.out.print(" "+ ii);
 }

    for (int x :list){
            System.out.print(x + " ");
        }

迭代器

介绍

在 Java 集合框架中，迭代器（Iterator） 是用于遍历集合元素的统一接口，它提供了一种不依赖集合底层结构的遍历方式，核心作用是 "解耦集合与遍历逻辑"。

方法

  • 接口位置：java.util.Iterator
  • 核心方法：
    • boolean hasNext()：判断是否还有下一个元素（无元素时返回false）。
    • E next()：返回下一个元素（无元素时抛出NoSuchElementException）。
java 复制代码 
迭代器
     Iterator<Integer> it = list.iterator();
     while (it.hasNext()) {
          System.out.println(it.next()+ " ");
      }

        //迭代器
        ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+ " ");
        }
        System.out.println();
//指定位置后开始
        ListIterator<Integer> it2 = list.listIterator(1);
        while (it2.hasNext()){
            System.out.print(it2.next()+ " ");
        }
        System.out.println();
//指定位置前开始
        ListIterator<Integer> it3 = list.listIterator(list.size());
        while (it3.hasPrevious()){   //返回值bool
            System.out.print(it3.previous()+ " ");
        }

总结

  • 到这里我的分享就先结束了~,希望对你有帮助
  • 我是dylan 下次见~
    • 无限进步
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