数据结构(Java):顺序表集合类ArrayList

1、线性表

线性表,在逻辑结构上是连续的(可理解为连续的一条直线,一对一的关系),而在物理结构上不一定连续,通常以数组和链式结构进行存储。

线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构,常见的线性表有:顺序表、链表、栈、队列......

2、顺序表

顺序表是线性表的一种,其物理地址是连续的,采用数组的的存储结构,在数组上完成数据的增删查改。

3、集合类ArrayList

在Java集合框架中,ArrayList是一个泛型类,并且实现了List接口,是Java为我们封装好的顺序表。

当我们想存储哪种类型的元素时,都可以通过泛型传参来构建相应类型的顺序表

接下来,让我为大家仔细讲解一下ArrayList这个集合类。

3.1 ArrayList的成员变量

我们通过观察ArrayList的源码,得到其成员变量如下:

已知,DEFAULT_CAPACITY是指默认容量(10),elementData是用来实际存储数据的数组,size记录顺序表数据的数量,剩下的两个数组均为空数组。

想要知道他们的用途,我们还需要观察ArrayList的构造方法。

3.2 ArrayList的构造方法

通过观察源码,我们依然可以得出其构造方法:

接下来,我们逐个分析。

3.2.1 带参构造之public ArrayList(int initialCapacity)

不难看出,我们传入的参数就是我们初始化顺序表时的容量(即大小)。

通过if-else语句可以看出:

1.传入的参数为正数时,初始化的大小即为参数值。

2.传入的参数为0时,该顺序表数组的引用指向的就是成员变量中的空数组。

3.传入的参数为负数时,则会抛出异常(数组大小肯定为正数)。

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(10);//初始容量为10}

3.2.2 无参构造之public ArrayList()

这个构造方法就更简单了,无参构造时,该顺序表数组的引用指向的也是成员变量中的空数组。

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();}

3.2.1 带参构造之public ArrayList(Collection<? extends E> c)

大家看到这个构造方法时,是不是愣住了一下子,哈哈哈~,不要慌张,听我道来。

我们先来看这个参数CollectionCollection是一个接口,不知道大家是否还有印象,它曾出现在集合框架中的顶层:

而<>中的内容,"?"是指通配符(这里了解即可),extends我们在讲解泛型时就已经知道,这规定了通配符的上界为E。

也就是说,该构造方法所传参数必须满足以下几点:

1.实现了Collection接口

2.所具备的泛型必须是E或者E的子类

也就说,我们也可以将另一个顺序表当做这个顺序表构造方法的参数传入。

代码示例:

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(list);//将list当做顺序表构造方法的参数传入list1.add(99);list1.add(100);System.out.println(list1);//[1, 2, 3, 99, 100]}

3.3 ArrayList的扩容机制

在上面讲顺序表的构造方法时,我们讲当构造方法为无参构造或者传入的参数为零时,数组是空数组。既然是空数组,那么我们如何进行数据的添加或者插入呢?以及当数组容量满时,如何进行数据的添加或者插入呢?

实际上,当无参构造或者传入的参数为零时,经过源码的处理,也是将数组的初始容量设置成了DEFAULT_CAPACITY(10)。

且,ArrayList是一个动态顺序表,即:在插入元素的过程中会以1.5倍自动扩容(调用Arrays的copyOf方法进行扩容)。

3.4 ArrayList的常用方法

ArrayList提供了很多的方法,在这里,我将列举较常用的方法。

3.4.1 add方法(数据插入)

该方法实现了重载,分别在顺序表尾部插入和在指定下标位置插入。

3.4.1.1 尾部插入数据

方法格式:

代码示例:

3.4.1.2 指定位置插入数据

方法格式:

代码示例:

3.4.2 addAll方法

方法格式:

同样的道理,传入的参数必须实现了Collection接口,并且其泛型参数的上界为E(上文已经进行了讲解)。

调用该方法,可以将参数的数据尾插到当前顺序表当中。

代码演示:

3.4.3 remove方法(数据删除)

3.4.3.1 删除指定下标数据

方法格式:

注意:该方法的返回值,为所删除的数据。

3.4.3.2 删除确定数值的数据

方法格式:

因为ArrayList是一个泛型类,数组中的元素都为一个对象,所以我们应该传入相应类型的对象作为参数。

代码示例:

注意:我们看到,remove方法中的参数被划上了横线,这说明该方法的这种传参调用方式被废弃了(不常用了),但是我们仍然可以使用。

3.4.4 get方法(获取数据)

方法格式:

传入下标,返回指定下标的数据。

3.4.5 set方法(修改数据)

方法格式:

修改指定下标的数据。、

3.4.6 set方法(清空顺序表)

方法格式:

 

该方法的底层就是:将有效数据修改为null(各元素为引用类型),再将size(数组大小)置为0。

3.4.7 subList方法(截取顺序表)

方法格式:

该方法能够截取顺序表的指定区间(区间为左闭右开),并返回截取后的顺序表(注意:返回类型为List,是ArrayList实现的一个接口)。

代码示例:

需要注意的,新截取的顺序表list1和原来的顺序表list,指向的的是同一块空间:

也就是说,修改顺序表list1中的数据,list中的数据也会被修改。

3.5 ArrayList的遍历

3.5.1 for循环遍历

代码示例:

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);int size = list.size();for (int i = 0; i < size; i++) {int data = list.get(i);//得到i下标的元素System.out.print(data+" ");}System.out.println();}

3.5.2 for-each循环遍历

因为顺序表实际上是个数组,我们可以通过for-each循环来遍历顺序表:

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);for (int data : list) {System.out.print(data+" ");}}

3.5.3 迭代器遍历

3.5.3.1 Iterator迭代器

在ArrayList中,存在iterator方法:

通过调用这个方法,我们可以得到一个迭代器对象,再通过这个对象将数据一个一个打印,直到全部打印完成。

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);Iterator<Integer> iterator =  list.iterator();while (iterator.hasNext()) {//hasNext方法 用来判断是否有下一个数据int data = iterator.next();//next方法是 得到下一个数据System.out.print(data+" ");}}

hasNext方法 用来判断是否有下一个数据。

next方法是 得到下一个数据。

3.5.3.2 ListIterator迭代器

与Iterator迭代器用法相同,我们可以通过listIterator来遍历顺序表:

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);ListIterator<Integer> listIterator = list.listIterator();while (listIterator.hasNext()) {int data = listIterator.next();System.out.print(data+" ");}}
3.5.3.3  Iterator迭代器和ListIterator迭代器的关系

首先,这两者均为接口

其次,我们通过源码可以发现,ListIterator拓展了Iterator,也就是说,ListIterator迭代器拓展了Iterator迭代器的功能,其方法更加丰富。

3.5.3.3.1 ListIterator迭代器的新增功能

这里,我们演示一个ListIterator的新增方法。

通过源码,我们可以发现ArrayList的listIterator方法可以传入参数,

调用listIterator方法并传入参数,得到的迭代器就会来到该下标的元素之后的位置,

我们再使用ListIterator新增的hasPrevious和previous方法就可以实现对顺序表从后往前的遍历:

代码:

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);int size = list.size();ListIterator<Integer> listIterator = list.listIterator(size);while (listIterator.hasPrevious()) {int data = listIterator.previous();System.out.print(data+" ");}}

OK~本次博客到这里就结束了,

感谢大家的阅读~欢迎大家在评论区交流问题~

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