Java中ArrayList與順序表的概念與使用實例
前言
通過前面的博客我們已經大致瞭解瞭關於Java的基本知識，而下面的幾篇博客我們著重開始對於數據結構的知識進行學習，這篇博客我們就瞭解關於順序表和ArrayList的相關知識，從名字上我們就可以看到ArrayList是數組鏈表，也就是我們總說的順序表。這是Java內置的，因此不需要我們寫，這也方便瞭程序員的使用。那麼面我們就來瞭解一下ArrayList順序表的相關知識。
在學習順序表之前呢，我們需要瞭解幾個概念。
泛型(Generic)
泛型的引入
問題： 我們在之前學習順序表的時候，隻能保存int類型的元素，如果現在我們需要保存Person類型對象的引用順序表，那麼我們該如何解決呢？
回答：
- 首先，我們在學習多態過程中已知一個前提，基類的引用可以指向子類的對象。
- 其次，我們也已知Object是 java 中所有類的祖先類。
那麼，解決這個問題我們就想到一個辦法，我們將順序表數組種元素類型定義為Object類型，這樣我們的Object類型的引用可以指向int類型的對象，也可以指向Person類型的對象。舉個例子：
public class MyArrayList {
private Object[] array; // 保存順序表的元素，即 Object 類型的引用
private int size; // 保存順序表內數據個數
public void add(Object o) {
尾插
}
public Object get(int index) {
獲取 index 位置的元素
}
...
}
現在的 MyArrayList 雖然可以做到添加任意類型的引用到其中瞭，但遇到以下代碼就會產生問題。
Person person = (Person)books.get(0); // 將 Object 類型轉換為 Person 類型，需要類型轉換才能成功 // 這裡編譯正確，但運行時會拋出異常 ClassCastException
此時的book對象的get（）方法的返回值是Object類型因此我們需要強制轉化為Person類型才可以賦值給person對象，但是這隻是編譯上通過，但是運行仍會報錯，因此引入瞭泛型這個概念。
泛型的基本概念
泛型分為兩類：
- 泛型類
- 泛型方法
什麼是泛型類呢？我們來看一個例子：
public class MyArrayList<E> {
private E[] array;
private int size;
...
}
在這個MyArrayList類中，我們可以看到後面跟瞭一個尖括號，這就是泛型的標志。有以下幾點需要註意：
- 尖括號 <> 是泛型的標志。
- E 是類型變量(Type Variable)，變量名一般要大寫。
- E 在定義時是形參，代表的意思是 MyArrayList 最終傳入的類型，但現在還不知道。
也就是說我們在用這個類創建對象時，我們可以在類的尖括號中告訴編譯器你使用的是什麼對象。比如：
// 定義瞭一個元素是 Book 引用的 MyArrayList MyArrayList<Book> books = new MyArrayList<Book>(); books.add(new Book()); // 會產生編譯錯誤，Person 類型無法轉換為 Book 類型 books.add(new Person()); // 不需要做類型轉換 Book book = book.get(0); // 不需要做類型轉換 // 會產生編譯錯誤，Book 類型無法轉換為 Person 類型 Person person = book.get(0);
我們可以看到，MyArrayList存放的是Book類型的引用，這是編譯器就可以達到類似Object的效果，存儲Book類型的對象，如果在裡面又想放入Person類型的對象就會報錯。
總結
- 泛型是為瞭解決某些容器、算法等代碼的通用性而引入，並且能在編譯期間做類型檢查。
- 泛型利用的是 Object 是所有類的祖先類，並且父類的引用可以指向子類對象的特定而工作。
- 泛型是一種編譯期間的機制，即 MyArrayList< Person > 和MyArrayList< Book > 在運行期間是一個類型。
- 泛型是 java 中的一種合法語法，標志就是尖括號 <>。
包裝類(Wrapper Class)
包裝類的引入
我們知道Object引用可以指向任意類型的對象，但是8種基本數據類型又不是對象，那麼泛型就無法對這8種基本數據類型失效瞭。因此為瞭解決這個問題java 引入瞭一類特殊的類，即這 8 種基本數據類型的包裝類，在使用過程中，會將類似int這樣的值包裝到一個對象中去。
基本數據類型與包裝類的對應關系
| 基本數據類型 | 包裝類 |
|---|---|
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
| boolean | Boolean |
基本就是類型的首字母大寫，除瞭 Integer 和 Character。
ArrayList與順序表
ArrayList簡介
簡單瞭解瞭泛型和包裝類的知識，下面我們就正式學習ArrayList的相關知識。
在集合框架中，ArrayList是一個普通的類，實現瞭List接口，具體框架圖如下：
說明：
- ArrayList實現瞭RandomAccess接口，表明ArrayList支持隨機訪問。
- ArrayList實現瞭Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的。
- ArrayList實現瞭Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的。
- 和Vector不同，ArrayList不是線程安全的，在單線程下可以使用，在多線程中可以選擇Vector或者CopyOnWriteArrayList。
- ArrayList底層是一段連續的空間，並且可以動態擴容，是一個動態類型的順序表。
ArrayList使用
ArrayList的構造
| 方法 | 解釋 |
|---|---|
| ArrayList() | 無參構造 |
| ArrayList(Collection<? extends E> c) | 利用其他 Collection 構建 ArrayList |
| ArrayList(int initialCapacity) | 指定順序表初始容量 |
舉個例子：
public static void main(String[] args) {
// ArrayList創建，推薦寫法
// 構造一個空的列表
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
// 構造一個具有10個容量的列表
List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
list2.add(1);
list2.add(2);
list2.add(3);
// list2.add("hello"); // 編譯失敗，List<Integer>已經限定瞭，list2中隻能存儲整形元素
// list3構造好之後，與list中的元素一致
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);
// 避免省略類型，否則：任意類型的元素都可以存放，使用時將是一場災難
List list4 = new ArrayList();
list4.add("111");
list4.add(100);
}
ArrayList常見方法
| 方法 | 解釋 |
|---|---|
| boolean add(E e) | 尾插 e |
| void add(int index, E element) | 將 e 插入到 index 位置 |
| boolean addAll(Collection<? extends E> c) | 尾插 c 中的元素 |
| E remove(int index | 刪除 index 位置元素 |
| boolean remove(Object o) | 刪除遇到的第一個 o |
| E get(int index) | 獲取下標 index 位置元素 |
| E set(int index, E element) | 將下標 index 位置元素設置為 element |
| void clear() | 清空 |
| boolean contains(Object o) | 判斷 o 是否在線性表中 |
| int indexOf(Object o) | 返回第一個 o 所在下標 |
| int lastIndexOf(Object o) | 返回最後一個 o 的下標 |
| List subList(int fromIndex, int toIndex) | 截取部分 list |
代碼示例：
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("JavaSE");
list.add("JavaWeb");
list.add("JavaEE");
list.add("JVM");
list.add("測試課程");
System.out.println(list);
// 獲取list中有效元素個數
System.out.println(list.size());
// 獲取和設置index位置上的元素，註意index必須介於[0, size)間
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及後續的元素統一往後搬移一個位置
list.add(1, "Java數據結構");
System.out.println(list);
// 刪除指定元素，找到瞭就刪除，該元素之後的元素統一往前搬移一個位置
list.remove("JVM");
System.out.println(list);
// 刪除list中index位置上的元素，註意index不要超過list中有效元素個數,否則會拋出下標越界異常
list.remove(list.size()-1);
System.out.println(list);
// 檢測list中是否包含指定元素，包含返回true，否則返回false
if(list.contains("測試課程")){
list.add("測試課程");
}
// 查找指定元素第一次出現的位置：indexOf從前往後找，lastIndexOf從後往前找
list.add("JavaSE");
System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
// 使用list中[0, 4)之間的元素構成一個新的ArrayList返回
List<String> ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
}
運行結果：
ArrayList的遍歷
ArrayList 可以使用三方方式遍歷：for循環+下標、foreach、使用迭代器
代碼示例：
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);
// 使用下標+for遍歷
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i) + " ");
}
System.out.println();
// 借助foreach遍歷
for (Integer integer : list) {
System.out.print(integer + " ");
}
System.out.println();
//使用迭代器
Iterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next() + " ");
}
System.out.println();
}
運行結果：
關於ArrayList順序表的相關知識就是這麼多，ArrayList使用起來是比較簡單的，但是細節上也是非常多的，而且還有一些其他的方法，我們可以通過源碼分析來看如何使用.
總結
到此這篇關於Java中ArrayList與順序表的文章就介紹到這瞭,更多相關Java ArrayList與順序表內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！
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