数据结构 - 顺序表ArrayList

目录

实现一个通用的顺序表

总结

包装类

装箱 / 装包 和 拆箱 / 拆包

ArrayList 与 顺序表

ArrayList基础功能演示

add 和 addAll ，添加元素功能

ArrayList的扩容机制

来看一下，下面的代码是否存在缺陷

模拟实现 ArrayList

add 功能

add index 

add 两种用法的效果图

remove 功能 - 删除删除遇到的第一个 指定元素

remove 功能 - 删除 index 位置元素

get - 获取指定下标位置元素

set - 将指定的下标的元素，置换为 指定的数据

clear - 清空

contains - 判断 指定元素 是否在线性表中

indexOf 和 lastIndexOf ，直接搬原码（注意indexOf 是前面写了的（只要把private改成public就行），直接搬lastIndexOf）

总结：

ArrayList 实践案例 - 扑克牌

发牌 / 揭牌

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实现一个通用的顺序表

顺序表的功能不是重点，我们在这里只是粗略实现一下顺序表的功能，重点在泛型

准备工作，相信大家都看得懂。

class MyArrayList{private int[] elem;// 建立数组private int usedSize;// 有效元素个数// 构造方法public  MyArrayList(){this.elem = new int[10];// 默认数组初始容量为 10}// 添加元素public void add(int val){this.elem[usedSize] = val;}// 得到指定位置的元素public int get(int pos){return  this.elem[pos];}
}
public class Test {
}

但是这个代码并不通用，只能存储一种数据类型（int）。

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总结

1. 泛型是作用在编译期间的一种机制，即运行期间没有泛型的概念。
2. 泛型代码在运行期间，就是我们上面提到的，利用 Object 达到的效果（这里不是很准确，以后会做说明）。
3. 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。
4. 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。
5. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList 和 MyArrayList 在运行期间是一个类型。
6. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>

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包装类

Object 引用可以指向任意类型的对象，但有例外出现了，8 种基本数据类型不是对象，那岂不是刚才的泛型机制要
失效了？
 
实际上也确实如此，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。

基本数据类型和包装类直接的对应关系

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character

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包装类存在的意义

当我们需要将某种类型的数据转换成其它的数据类型时，需要通过某种来达到目的。
而包装类就是这些功能的集大成者，包含多种类型转换方法和其他功能。

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实战（讲一个字符串类型转换成整形数据）

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装箱 / 装包 和 拆箱 / 拆包

装箱 / 装包 ：就是把简单类型数据 变为 包装类类型数据
拆箱 / 拆包 ： 就是把包装类类型数据 变为 简单类型数据

面试题

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ArrayList 与 顺序表

铺垫

1. ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问
2. ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的
3. ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的(序列化：把一个对象转换成字符串)
4. 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
5. 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 

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在使用任何一个 idea编译器写好的类的时候，一定要先去看一下这个类的构造方法

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ArrayList的三种打印方式

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迭代器打印

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ArrayList基础功能演示

add 和 addAll ，添加元素功能

public class TestDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("a");list.add("b");list.add("c");// 添加List元素System.out.println(list);System.out.println("===============");list.add(1,"g");// 在List指定位置中添加元素System.out.println(list);System.out.println("========");List<String> list1 = new ArrayList<>();list1.add("x");list1.add("y");list.addAll(list1);// 将一个list1 整体添加 list中System.out.println(list);}
}

remove - 删除 

1、指定下标的元素，返回值为删除元素

内部实现

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2、输出从左往右 第一个指定数据 - 返回值为布尔类型

内部实现

get - 获取

获取指定下标位置的元素

内部实现

set - 赋值

- 将指定下标元素设置为指定数据（可以理解为更新指定下标元素）

- 返回值为旧元素

内部实现

clear - 清空

- 清空顺序表中的元素

- 无返回值

内部实现

contains - 判断 

- 判断 指定数据 是否在线性表中

- 返回值为布尔类型

内部实现

indexOf  

- 返回指定数据在线性表中第一次出现的位置，所对应的下标

内部实现

lastIndexOf 

- 返回 在线性表中，最后一个 与指定元素相等 的 元素下标

内部实现

subList - 截取部分

- 截取部分线性表数据 - 返回值 为 List < E > 类型

内部实现

ArrayList的扩容机制

来看一下，下面的代码是否存在缺陷

public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 100; i++) {list.add(i);}
}

首先我们认为这个代码是没有缺陷的，但是因为ArrayList 底层的数组是有一定大小的，那么存放数组的过程中，一定会涉及到扩容，

前面我们讲到ArrayList 有三种方法，现在使用的是不带参数的，也就是说ArrayList 底层的数组初始容量为零。 那么第一个问题就出现了： 既然数组的容量是为零，那么它怎么还可以存入数据？

第二个问题: 假设数组初始化容量为10，超过了10，就需要扩容。而且扩容操作时在代码底层执行，是看不见的，也就是说ArrayList在存储数据，隐式的进行扩容操作，那么它的扩容机制是怎样的？

模拟实现 ArrayList

新建一个 MyArrayList 类

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构造方法：带参 和 不带参的 两个构造方法

先来看不带参的

带参的构造方法

实现它的基础功能

add 功能

add index 

add 两种用法的效果图

remove 功能 - 删除删除遇到的第一个 指定元素

remove 功能 - 删除 index 位置元素

get - 获取指定下标位置元素

set - 将指定的下标的元素，置换为 指定的数据

clear - 清空

contains - 判断 指定元素 是否在线性表中

indexOf 和 lastIndexOf ，直接搬原码（注意indexOf 是前面写了的（只要把private改成public就行），直接搬lastIndexOf）

总结：

基本功能都实现了，除了subList 没有实现，到后面写到。
另外 你有没有发现。其实你想要模拟顺序表的功能实现，最好的老师就是原码。以后大家在学习某一个数据结构时，先看它的原码，它会帮助你理解并掌握。

ArrayList 实践案例 - 扑克牌

目的：
        1.构造一副扑克牌

        2.洗牌
        3.揭牌

扑克牌的特点:

        1.点数（13点）
        2.花色(四种花色)

注意：我们这副扑克，不包含大小王。

发牌 / 揭牌

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;class Card{private int point;private String flowerColor;public Card(int point, String flowerColor) {this.point = point;this.flowerColor = flowerColor;}public int getPoint() {return point;}public void setPoint(int point) {this.point = point;}public String getFlowerColor() {return flowerColor;}public void setFlowerColor(String flowerColor) {this.flowerColor = flowerColor;}@Overridepublic String toString() {return "{  " +flowerColor +" "+point+" }";}
}public class PlayingCard {// 定义 扑克牌的花色private static final String[] flowerColors = {"♥","♠","♦","♣"};// 创建一副扑克public  static List<Card> newCard() {ArrayList<Card> cards = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 4; i++) {// 4种花色for (int j = 1; j <= 13; j++) {// 尖 到 k 一共13个点数cards.add(new Card(j,flowerColors[i]));}}return cards;}// 洗牌public static void shuffle(List<Card> list){// 牌数是52，数组下标就是51// 从最后一张牌开始，随机与 本身 或者 本身前面的任意一张牌 交换位置。// 这样的做交换性 比 从开头洗  的 打乱顺序的 效率 高。for (int i = list.size()-1; i >0 ; i--) {// Random 是一个生成随机数的类Random random = new Random();// 通过 Random的引用 random 去调用 nextInt() 方法。// random.nextInt() 方法，根据括号中的值，随机生成 0 ~ 括号中的值int rand = random.nextInt(i);// 将 第 i 张牌 ， 与 自身 或者 自身前面的任意一张牌的下标 丢给 swap方法// 让它去交换位置swap(list,i,rand);}}// 交互式洗牌模式private static void swap(List<Card> list,int i,int j){// 我们现在是面向对象，ArrayList虽然底层是一个数组，但是需要使用方法，才能操作数组的元素// 并不能像数组一样，直接操作// Card tmp = list[i];Card tmp = list.get(i);// 获取 顺序表中，对应下标的元素// list[i] = list[j];list.set(i,list.get(j));// 将 j下标的元素，赋给 i 下标的元素，// list[j] = tmp;list.set(j,tmp);}public static void main(String[] args) {System.out.println("======一副买来拆的牌==========");List<Card> list = newCard();System.out.println(list);System.out.println("======== 洗牌 =========");shuffle(list);System.out.println(list);System.out.println("======== 发牌，3个人轮着发，每个人5张牌=========");ArrayList<ArrayList<Card>> player = new ArrayList<>();// 这行代码 就是 一个二维数组，// 首先我们有一个player， player 的每个元素 都是 ArrayList<Card> 类型。// 也就是说每个元素就是一个顺序表，也可以说是一个一维数组。// 你也可以这么理解 第一个 ArrayList 是用来记录有 玩家的方位/顺序表的地址/数组的地址// 第二个ArrayList 就是 每个玩家手上牌的情况/数组的元素情况/顺序表的底层数组元素情况。//  你可以 把 player 看作牌桌，等待三位玩家的入场。// 打牌三人组ArrayList<Card> playerOne = new ArrayList<>();ArrayList<Card> playerTwo = new ArrayList<>();ArrayList<Card> playerThree = new ArrayList<>();// 将三位玩家的信息，加载到 player 当中player.add(playerOne);player.add(playerTwo);player.add(playerThree);for (int i = 0; i < 5; i++) {// 发 5 轮牌for (int j = 0; j < 3; j++) {// 每个人 轮着发，最终每个人5张牌Card card = list.remove(0);player.get(j).add(card);}}// 打印每个人的手牌System.out.println("playerOne的手牌："+ playerOne);System.out.println("playerTwo的手牌："+playerTwo);System.out.println("playerThree的手牌："+playerThree);System.out.println("list 剩余的牌："+list);}//    public static void main1(String[] args) {
//        Card card = new Card(3,"♠");
//        System.out.println(card);
//    }
}