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📜数据结构 —— Java自定义代码实现顺序表，包含测试用例以及ArrayList的使用以及相关算法题(带完整源码)
目录
ArrayList简介
ArrayList的使用
ArrayList的构造方法及创建使用
ArrayList常见方法/操作
ArrayList的遍历
ArrayList的扩容机制
ArrayList的具体应用 —— 洗牌算法
ArrayList简介
ArrayList简单理解为就是Java中自带的顺序表
在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架如下：
说明：
- ArrayList是以泛型方式实现的，使用时必须要先实例化
- 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
上面的说明较为官方，初始学习阶段有个印象即可
重要是下面ArrayList都有哪些方法
ArrayList的使用
ArrayList的构造方法及创建使用
- List<Integer> 表示这是一个包含整数（Integer）元素的列表。
- list1 是变量名，用于引用这个列表。
- new ArrayList<>() 创建了一个新的 ArrayList 对象，它是 List 接口的一个实现类，用于存储整数元素
public static void main(String[] args) {
// ArrayList创建，推荐写法
// 构造一个空的列表
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
// 构造一个具有10个容量的列表
List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
list2.add(1);
list2.add(2);
list2.add(3);
// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>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<Integer> 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();
list4.add("111");
list4.add(100);
}ArrayList常见方法/操作
下面这个表格是重点！！！
代码实战举例：
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("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SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组
List<String> ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
}
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
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();
Iterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next() + " ");
}
System.out.println();
}ArrayList的扩容机制
ArrayList是一个动态类型的顺序表，即：在插入元素的过程中会自动扩容。
1. 检测是否真正需要扩容，如果是则调用grow准备扩容
2. 预估需要扩容的大小
初步预估按照1.5倍大小扩容
如果用户所需大小超过预估1.5倍大小，则按照用户所需大小扩容
真正扩容之前检测是否能扩容成功，防止太大导致扩容失败
3. 使用copyOf进行扩容
以下是ArrayList源码中扩容方式(初学者适当看看即可，看不懂没关系，理解原理就行)：
Object[] elementData; // 存放元素的空间
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 默认空间
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量大小
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// 获取旧空间大小
int oldCapacity = elementData.length;
// 预计按照1.5倍方式扩容
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果用户需要扩容大小 超过 原空间1.5倍，按照用户所需大小扩容
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果需要扩容大小超过MAX_ARRAY_SIZE，重新计算容量大小
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用copyOf扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
// 如果minCapacity小于0，抛出OutOfMemoryError异常
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}ArrayList的具体应用 —— 洗牌算法
用ArrayList实现出一副扑克牌，并洗牌，然后由三位玩家总共拿五轮牌，每轮三位玩家各拿一张牌
public class Test {
// 定义花色
private static final String[] SUITS = {"♥","♠","♣","♦"};
// 初始化出一副完整的扑克牌(无大小王)
public static List<Card> buyCard(){
List<Card> cards = new ArrayList<>(52);
for(int i = 0; i < SUITS.length; i++){
for(int j = 1; j <= 13; j++){
Card card = new Card(SUITS[i], j);
cards.add(card);
}
}
return cards;
}
// 洗牌 ———— 随机数交换
public static void shuffle(List<Card> cards){
Random random = new Random();
for(int i = cards.size() -1; i > 0; i--){
int j = random.nextInt(i);
// 交换
Card tmp = cards.get(i);
cards.set(i, cards.get(j));
cards.set(j, tmp);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 初始化出一副牌
List<Card> cards = buyCard();
System.out.println(cards);
// 洗牌
System.out.println("洗牌：");
shuffle(cards);
System.out.println(cards);
// 3个人，每个人轮流揭牌5张
List<Card> hand1 = new ArrayList<>();
List<Card> hand2 = new ArrayList<>();
List<Card> hand3 = new ArrayList<>();
// 将上面3个人的牌集合存放在下面这个集合中，方便调用
List<List<Card>> hand = new ArrayList<>();
hand.add(hand1);
hand.add(hand2);
hand.add(hand3);
// 三个人轮流揭牌，每个人手中要有5张牌
for(int i = 0; i < 5; i++){
for(int j = 0; j < 3; j++){
// 揭牌的动作
Card card = cards.remove(0);
// 如何翻到指定的人手里呢
hand.get(j).add(card);
}
}
// 打印展示出来
System.out.println("第1个人牌：");
System.out.println(hand1);
System.out.println("第2个人牌：");
System.out.println(hand2);
System.out.println("第3个人牌：");
System.out.println(hand3);
System.out.println("剩下的牌：");
System.out.println(cards);
}
}
🧸至此，感谢您阅读这篇博客，祝您生活愉快！ o (ˉ▽ˉ；)
