Java中ArrayList与顺序表的概念与使用实例

Java中ArrayList与顺序表的概念与使用实例

目录前言泛型(Generic)泛型的引入泛型的基本概念包装类(Wrapper Class)包装类的引入基本数据类型与包装类的对应关系ArrayList与顺序表ArrayList简介ArrayList使用ArrayList的构造ArrayList常见方法 ArrayList的遍历总结

前言

通过前面的博客我们已经大致了解了关于java的基本知识，而下面的几篇博客我们着重开始对于数据结构的知识进行学习，这篇博客我们就了解关于顺序表和ArrayList的相关知识，从名字上我们就可以看到ArrayList是数组链表，也就是我们总说的顺序表。这是Java内置的，因此不需要我们写，这也方便了程序员的使用。那么面我们就来了解一下ArrayList顺序表的相关知识。

在学习顺序表之前呢，我们需要了解几个概念。

泛型(Generic)

泛型的引入

问题： 我们在之前学习顺序表的时候，只能保存int类型的元素，如果现在我们需要保存Person类型对象的引用顺序表，那么我们该如何解决呢？

回答：

首先，我们在学习多态过程中已知一个前提，基类的引用可以指向子类的对象。其次，我们也已知Object是 java 中所有类的祖先类。

那么，解决这个问题我们就想到一个办法，我们将顺序表数组种元素类型定义为Object类型，这样我们的Object类型的引用可以指向int类型的对象，也可以指向Person类型的对象。举个例子：

public class MyArrayList {

private Object[] array; // 保存顺序表的元素，即 Object 类型的引用

private int size; // 保存顺序表内数据个数

public void add(Object o) {

尾插

}

public Object get(int index) {

获取 index 位置的元素

}

...

}

现在的 MyArrayList 虽然可以做到添加任意类型的引用到其中了，但遇到以下代码就会产生问题。

Person person = (Person)books.get(0);

// 将 Object 类型转换为 Person 类型，需要类型转换才能成功

// 这里编译正确，但运行时会抛出异常 ClassCastException

此时的book对象的get（）方法的返回值是Object类型因此我们需要强制转化为Person类型才可以赋值给person对象，但是这只是编译上通过，但是运行仍会报错，因此引入了泛型这个概念。

泛型的基本概念

泛型分为两类：

泛型类泛型方法

什么是泛型类呢？我们来看一个例子：

public class MyArrayList {

private E[] array;

private int size;

...

}

在这个MyArrayList类中，我们可以看到后面跟了一个尖括号，这就是泛型的标志。有以下几点需要注意：

尖括号 <> 是泛型的标志。E 是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写。E 在定义时是形参，代表的意思是 MyArrayList 最终传入的类型，但现在还不知道。

也就是说我们在用这个类创建对象时，我们可以在类的尖括号中告诉编译器你使用的是什么对象。比如：

// 定义了一个元素是 Book 引用的 MyArrayList

MyArrayList books = new MyArrayList();

books.add(new Book());

// 会产生编译错误，Person 类型无法转换为 Book 类型

books.add(new Person());

// 不需要做类型转换

Book book = book.get(0);

// 不需要做类型转换

// 会产生编译错误，Book 类型无法转换为 Person 类型

Person person = book.get(0);

我们可以看到，MyArrayList存放的是Book类型的引用，这是编译器就可以达到类似Object的效果，存储Book类型的对象，如果在里面又想放入Person类型的对象就会报错。

总结

泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入，并且能在编译期间做类型检查。泛型利用的是 Object 是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList< Person > 和MyArrayList< Book > 在运行期间是一个类型。泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>。

包装类(Wrapper Class)

包装类的引入

我们知道Object引用可以指向任意类型的对象，但是8种基本数据类型又不是对象，那么泛型就无法对这8种基本数据类型失效了。因此为了解决这个问题java 引入了一类特殊的类，即这 8 种基本数据类型的包装类，在使用过程中，会将类似int这样的值包装到一个对象中去。

基本数据类型与包装类的对应关系

基本数据类型包装类byteByteshortShortintIntegerlongLongfloatFloatdoubleDoublecharCharacterbooleanBoolean

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character。

ArrayList与顺序表

ArrayList简介

简单了解了泛型和包装类的知识，下面我们就正式学习ArrayList的相关知识。

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。

ArrayList使用

ArrayList的构造

方法解释ArrayList()无参构造ArrayList(Collection extends E> c)利用其他 Collection 构建 ArrayListArrayList(int initialCapacity)指定顺序表初始容量

举个例子：

public static void main(String[] args) {

// ArrayList创建，推荐写法

// 构造一个空的列表

List list1 = new ArrayList<>();

// 构造一个具有10个容量的列表

List list2 = new ArrayList<>(10);

list2.add(1);

list2.add(2);

list2.add(3);

// list2.add("hello"); // 编译失败，List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 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();

liswcLqJYOt4.add("111");

list4.add(100);

}

ArrayList常见方法

方法解释boolean add(E e)尾插 evoid add(int index, E element)将 e 插入到 index 位置boolean addAll(Collection extends E> c)尾插 c 中的元素E remove(int index删除 index 位置元素boolean remove(Object o)删除遇到的第一个 oE get(int index)获取下标 index 位置元素E set(int index, E element)将下标 index 位置元素设置为 elementvoid clear()清空boolean contains(Object o)判断 o 是否在线性表中int indexOf(Object o)返回第一个 o 所在下标int lastIndexOf(Object o)返回最后一个 o 的下标List subList(int fromIndex, int toIndex)截取部分 list

代码示例：

public static void main(String[] args) {

List list = new ArrayList<>();

list.add("JavaSE");

list.add("JavaWeb");

list.add("JavaEE");

list.add("JVM");

list.add("测试课程");

System.out.println(list);

// 获取list中有效元素个数

System.out.println(list.size());

// 获取和设置index位置上的元素，注意index必须介于[0, size)间

System.out.println(list.get(1));

list.set(1, "JavaWEB");

System.out.println(list.get(1));

// 在list的index位置插入指定元素，index及后续的元素统一往后搬移一个位置

list.add(1, "Java数据结构");

System.out.println(list);

// 删除指定元素，找到了就删除，该元素之后的元素统一往前搬移一个位置

list.remove("JVM");

System.out.println(list);

// 删除list中index位置上的元素，注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常

list.remove(list.size()-1);

System.out.println(list);

// 检测list中是否包含指定元素，包含返回true，否则返回false

if(list.contains("测试课程")){

list.add("测试课程");

}

// 查找指定元素第一次出现的位置：indexOf从前往后找，lastIndexOf从后往前找

list.add("JavaSE");

System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));

System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));

// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的ArrayList返回

List ret = list.subList(0, 4);

System.out.println(ret);

list.clear();

System.out.println(list.size());

}

运行结果：

ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器

代码示例：

public static void main(String[] args) {

List 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();

//使用迭代器

Iterator it = list.listIterator();

while(it.hasNext()){

System.out.print(it.next() + " ");

}

System.out.println();

}

运行结果：

关于ArrayList顺序表的相关知识就是这么多，ArrayList使用起来是比较简单的，但是细节上也是非常多的，而且还有一些其他的方法，我们可以通过源码分析来看如何使用.

总结

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