数据结构*集合框架顺序表-ArrayList
集合框架
常见的集合框架
什么是顺序表
顺序表是一种线性表数据结构，它借助一组连续的存储单元来依次存储线性表中的数据元素。一般情况下采用数组存储。 在数组上完成数据的增删查改。
自定义简易版的顺序表
代码展示：
public interface IArrayList {//新增元素,默认在数组最后新增void add(int data);//在 pos 位置新增元素void add(int pos, int data);//判定是否包含某个元素boolean contains(int toFind);//查找某个元素对应的位置int indexOf(int toFind);//获取 pos 位置的元素int get(int pos);//给 pos 位置的元素设为 valuevoid set(int pos, int value);//删除第⼀次出现的关键字keyvoid remove(int toRemove);//获取顺序表⻓度int size();//清空顺序表void clear();
}
import java.util.Arrays;public class MyArrayList implements IArrayList {private int useSize;private int[] elem;public MyArrayList() {this.elem = new int[Constant.DEFAULT_CAPACITY];}@Override//新增元素,默认在数组最后新增public void add(int data) {//1、是否能继续存放数据，不能就进行扩容if(isFill()) {grow();}//2、在数组末尾添加数据this.elem[useSize] = data;this.useSize++;}@Override//在 pos 位置新增元素public void add(int pos, int data) {//1、是不是满的if(isFill()) {grow();}//2、检查pos位置的合法性checkPosAdd(pos);//3、移动数据for (int i = useSize - 1; i >= pos ; i--) {elem[i+1] = elem[i];}/*if (useSize - pos >= 0) {System.arraycopy(elem, pos, elem, pos + 1, useSize - pos);}*/elem[pos] = data;useSize++;}private void checkPosAdd(int pos) {if(pos < 0 || pos > this.useSize) {throw new PosException(Constant.ADD_CHECK_MASSAGE);}}@Override//判定是否包含某个元素public boolean contains(int toFind) {for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {if(elem[i] == toFind) {return true;}}return false;}@Override//查找某个元素对应的位置public int indexOf(int toFind) {for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {if(elem[i] == toFind) {return i;}}return 0;}@Override//获取 pos 位置的元素public int get(int pos) {//1、判断顺序表是否为空if(isEmpty()) {throw new isEmptyException(Constant.EMPTY_MASSAGE);}//2、判断pos位置是否合法checkPos(pos);return elem[pos];}private void checkPos(int pos) {if(pos < 0 || pos >= this.useSize) {throw new PosException(Constant.GET_CHECK_MASSAGE);}}@Override//给 pos 位置的元素设为 valuepublic void set(int pos, int value) {if(isEmpty()) {throw new isEmptyException(Constant.EMPTY_MASSAGE);}checkPos(pos);elem[pos] = value;}@Override//删除第⼀次出现的关键字keypublic void remove(int toRemove) {if(isEmpty()) {throw new isEmptyException(Constant.EMPTY_MASSAGE);}int index = indexOf(toRemove);if(index == -1) {System.out.println("没有你要删除的数据");return;}for (int i = index; i < this.useSize - 1; i++) {elem[i] = elem[i+1];}elem[useSize - 1] = 0;useSize--;}@Override//获取顺序表⻓度public int size() {return this.useSize;}@Override//清空顺序表public void clear() {for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {this.elem[i] = 0;}this.useSize = 0;}//是否为空private boolean isEmpty() {return useSize == 0;}//是否存满private boolean isFill() {return this.useSize == this.elem.length;//判断有效数据是否等于总数组长度}//数据扩容private void grow() {this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,elem.length*2);}@Overridepublic String toString() {return Arrays.toString(elem);}
}
public class PosException extends RuntimeException{public PosException() {super();}public PosException(String message) {super(message);}
}
public class isEmptyException extends RuntimeException{public isEmptyException() {super();}public isEmptyException(String message) {super(message);}
}
public class Constant {public static final int DEFAULT_CAPACITY = 5;public static final String EMPTY_MASSAGE = "顺序表为空";public static final String GET_CHECK_MASSAGE = "get方法的pos位置不合法";public static String ADD_CHECK_MASSAGE = "add方法的pos位置不合法";
}
public class Test {public static void main(String[] args) {MyArrayList myArrayList = new MyArrayList();myArrayList.add(1);myArrayList.add(2);myArrayList.add(3);myArrayList.add(4);myArrayList.add(2,10);myArrayList.add(2,10);System.out.println(myArrayList.contains(9));System.out.println(myArrayList.get(0));myArrayList.set(1,20);myArrayList.remove(10);System.out.println(myArrayList.size());System.out.println(myArrayList);myArrayList.clear();System.out.println(myArrayList);}
}
代码解释：
1、定义了一个IArrayList接口，里面有需要实现的方法。
2、Constant类用来存放一些常量。
3、自定义了一个MyArrayList顺序表。useSize表示数据中的有效长度，elem[]表示存储数据的数组。在构造方法中初始化了数组的默认大小。实现了如下方法：
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| void add(int data) | 新增元素，默认在数组最后面新增 |
| void add(int pos,int data) | 在pos位置新增元素 |
| boolean contains(int toFind) | 判断是否包含某个元素 |
| int indexOf(int toFind) | 查找某个元素对应的位置 |
| int get(int pos) | 获得pos位置的元素 |
| void set(int pos,int value) | 给pos位置的元素设为value |
| void remove(int toRemove) | 删除第一次出现的关键字toRemove |
| int size() | 获得顺序表长度 |
| void clear() | 清空顺序表 |
| 4、两个自定义异常，分别表示数组中没有元素、pos位置不合法。 | |
| 5、对于数据结构来说是很严谨的，需要考虑各种情况。将可能发生的情况进行书写。 |
官方定义的顺序表-ArrayList
类的属性
构造方法
有三种构造方法
无参构造方法
public static void test1() {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();arrayList.add(1);arrayList.add(2);arrayList.add("Hello");//报错System.out.println(arrayList);List<String> list = new ArrayList<>();//向上转型list.add("Hello");list.add("World");System.out.println(list);
}
此时new的是一个空的列表。arrayList已经限定为Integer类型，不能接收String类型。
对于add方法，查看源码：
grow方法就是扩容操作，完成的是1.5倍扩容。
指定顺序表初始容量
public static void test2() {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>(20);arrayList.add(10);arrayList.add(20);arrayList.add(30);System.out.println(arrayList);
}
利用其他Collection构建ArrayList
public static void test3() {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();arrayList.add(1);System.out.println(arrayList);ArrayList<Integer> arrayList1 = new ArrayList<>(arrayList);arrayList1.add(10);System.out.println(arrayList1);ArrayList<Number> arrayList2 = new ArrayList<>(arrayList);arrayList2.add(100);System.out.println(arrayList2);System.out.println(arrayList1);ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>(arrayList);//报错
}
输出：
[1]
[1, 10]
[1, 100]
[1, 10]
说明这种构造方法是创建一个新（单独）的列表，并继承传入的列表已有的值。
ArrayList常见操作
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| boolean add(E e) | 尾插e |
| void 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o |
| E 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element（替换） |
| void 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所在下标 |
| List<E> subList(int fromIndex,int toIndex) | 截取部分list |
代码案例：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Test {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();arrayList.add(1);arrayList.add(2);arrayList.add(3);arrayList.add(4);arrayList.add(4,10);System.out.println(arrayList);//arrayList.add(6,10);//报错，IndexOutOfBoundsExceptionArrayList<Integer> arrayList1 = new ArrayList<>();arrayList1.addAll(arrayList);System.out.println(arrayList1);arrayList1.add(5);System.out.println(arrayList);System.out.println("===========");arrayList.remove(4);System.out.println(arrayList);System.out.println("===========");Integer i = 4;arrayList.remove(i);System.out.println(arrayList);System.out.println("===========");System.out.println(arrayList.get(2));System.out.println("===========");arrayList.set(1,100);System.out.println(arrayList);System.out.println("===========");System.out.println(arrayList.contains(10));System.out.println("===========");ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);list.add(4);list.add(5);list.add(6);list.add(7);list.add(8);list.add(9);list.add(10);System.out.println(list);//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]List<Integer> sublist = list.subList(2, 7);System.out.println(sublist);//[3, 4, 5, 6, 7]sublist.set(0,100);System.out.println(sublist);//[100, 4, 5, 6, 7]System.out.println(list);//[1, 2, 100, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]}
}
代码解释：
需要注意的是：
1、subList()方法截取的范围是 [ fromeIndex,toIndex )
2、这里的截取并不是创建一个新的顺序表，而是获取原表上fromeIndex的地址。所以修改的是原表上的值。
ArrayList的遍历
代码案例：
public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);list.add(4);list.add(5);list.add(6);list.add(7);System.out.println("--------for循环遍历--------");for(int i = 0; i < list.size();i++) {System.out.print(list.get(i)+" ");}System.out.println();System.out.println("--------foreach循环遍历--------");for (Integer integer : list) {System.out.print(integer + " ");}System.out.println();System.out.println("--------迭代器正序输出1--------");Iterator<Integer> it = list.listIterator();while (it.hasNext()) {System.out.print(it.next()+" ");}System.out.println();System.out.println("--------迭代器正序输出2--------");ListIterator<Integer> its = list.listIterator();while (its.hasNext()) {System.out.print(its.next()+" ");}System.out.println();System.out.println("--------迭代器正序输出3（从指定下标位置输出）--------");ListIterator<Integer> itss = list.listIterator(2);while (itss.hasNext()) {System.out.print(itss.next()+" ");}System.out.println();System.out.println("--------迭代器逆序输出--------");ListIterator<Integer> reits = list.listIterator(list.size());while (reits.hasPrevious()) {System.out.print(reits.previous()+" ");}
}
输出：
--------for循环遍历--------
1 2 3 4 5 6 7
--------foreach循环遍历--------
1 2 3 4 5 6 7
--------迭代器正序输出1--------
1 2 3 4 5 6 7
--------迭代器正序输出2--------
1 2 3 4 5 6 7
--------迭代器正序输出3从指定下标位置输出--------
3 4 5 6 7
--------迭代器逆序输出--------
7 6 5 4 3 2 1
代码解释：
1、list.listIterator() 是调用 list 对象的方法来获取一个列表迭代器。it.hasNext() 是判断迭代器 it 是否还有下一个元素。it.next() 方法会返回迭代器指向的下一个元素（即列表中的下一个 Integer 元素）。
2、实现了Iterator接口就能使用迭代器进行打印。
3、ListIterator接口继承了Iterator接口，也就是说有更多的方法。
嵌套列表
代码案例
1、
public static void test() {List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();List<Integer> list0 = new ArrayList<>();list0.add(10);list0.add(100);list0.add(1000);List<Integer> list1 = new ArrayList<>();list1.add(20);list1.add(200);List<Integer> list2 = new ArrayList<>();list2.add(30);list2.add(300);List<Integer> list3 = new ArrayList<>();list3.add(40);list3.add(400);list3.add(4000);List<Integer> list4 = new ArrayList<>();list4.add(50);list4.add(500);list.add(list0);list.add(list1);list.add(list2);list.add(list3);list.add(list4);for(int i = 0; i < list.size();i++) {for (int j = 0; j < list.get(i).size(); j++) {System.out.print(list.get(i).get(j)+" ");}System.out.println();}System.out.println();
}
输出：
10 100 1000
20 200
30 300
40 400 4000
50 500
关系大致如图所示：
2、
public static List<List<Integer>> generate(int numRows) {List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();//定义起始行List<Integer> list0 = new ArrayList<>();list0.add(1);ret.add(list0);//定义后面的行for (int i = 1; i < numRows; i++) {//定义每行列表List<Integer> currentRow = new ArrayList<>();//第一个元素都是1currentRow.add(1);//中间操作List<Integer> preRow = ret.get(i - 1);for (int j = 1; j < i; j++) {//按照规律添加元素currentRow.add(preRow.get(j) + preRow.get(j-1));}//每行最后一个元素都是1currentRow.add(1);//currentRow行存储到ret中ret.add(currentRow);}return ret;
}public static void main(String[] args) {List<List<Integer>> list = generate(5);for (List<Integer> integers : list) {for (Integer integer : integers) {System.out.print(integer + " ");}System.out.println();}System.out.println();
}
关系大致如图所示：
代码解释：
1、本质上是一个二维列表，可用于存储和操作二维数据结构。
2、代码二，实现的是杨辉三角的输出。