Java中ArrayList与顺序表怎么定义与实现

1、线性表

定义

线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。一个有限序列，其中包含n个具有相同特性的数据元素，被称为线性表（linear list），是数据结构的一种。

常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列...

线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。线性表在物理上的存储形式通常是数组或链表结构，但并不一定是连续的。

特征

集合中必存在唯一的一个“第一元素”。
集合中必存在唯一的一个 “最后元素” 。
除最后一个元素之外，均有唯一的后继(后件)。
除第一个元素之外，均有唯一的前驱(前件)。

2、顺序表

定义

通常采用数组形式存储的线性结构叫做顺序表，它将数据元素依次存储在一片物理地址连续的存储单元中。在数组上完成数据的增删查改。

实现

首先我们需要创建一个数组来存放数据。

备注：因为我为了方便就先创建的整形数组，为了能更好的适应各种类型，大家可以创建泛型的数组，我这里就没写了。

接下来就是对顺序表的各种操作。例如：基本的CURD，打印顺序表，获取顺序表长度，清空顺序表等等。

打印数组

因为是数组，所以直接遍历数组打印就好了

新增元素

在增加元素时，考虑数组是否已满状态是必要的，因此我们需要进行判断，若数组空间已满，则需要进行扩容。另外，我们还需要判断在这个pos位置是否合法。

判断空间是否已满方法

这里我们简化代码为：

如果要扩容的话，在扩容完成之后，因为顺序表是连续的结构，所以在pos位置新增元素的话，那么pos位置之后的元素就要依次往后挪。这样才能把元素新增进去。

注意：在扩容之后我们需要更改CAPACITY和usedSize的大小。

判断是否包含某个元素

在这我们需要考虑到此时数组是否为空的情况。

之后还是直接遍历数组的操作。

查找元素

在这里也需要一次判空操作。

获取pos位置的元素

这里可能会出现数组为空的情况和pos不合法的情况，所以需要判断。

我这里是手动抛出的异常，没有另外写了。

更改pos位置的值

删除操作

删除某个位置上的元素，可直接让其后面的元素覆盖掉它，实现删除。

获取顺序表长度

清空顺序表

后面这几个操作比较简单就不多叙述了。

3、ArrayList

简介：

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。

使用

 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);
    }

一些常见方法

方法	解释
boolean add(E e)	尾插e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection c)	将集合 c 中的元素尾插到该集合中
E remove(int index)	删除 index 位置元素并返回
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
void clear()	清空顺序表
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< E > subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

ArrayList的遍历

循环遍历

foreach遍历

迭代器

        System.out.println("======迭代器1=========");
 
        ElementObservableListDecorator<Object> list;
        Iterator<String> it =  list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
        System.out.println("======迭代器2=========");
        ListIterator<String> it2 =  list.listIterator();
        while (it2.hasNext()) {
            System.out.println(it2.next());
        }

顺序表和数组的区别：

上面说，顺序表的底层可以理解为一个数组，但是相比于数组，更加的高级。

顺序表可以自己扩容；

顺序表严格区分数组容量和元素的个数。

所以数组其实就是一种不完备的顺序表。

顺序表中的注意点：

我们需要区分顺序表中的两个概念：容量（capacity）和元素个数（size）。
容量可以理解为数组的大小（长度），元素个数是size中记录的有效元素个数。
顺序表中，数据的存储是需要连续的，不可以元素和元素之间存在“空隙”，当进行插入、删除等操作时，操作完成后，也要保证顺序表的连续。

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