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wzjs 2025/7/20 13:50:17
wordpress 限制刷新,seo网站内容优化,网站调用网页怎么做,linux 什么做网站好系列文章目录 目录 系列文章目录 前言 一、数据结构的前置语法 1. 时空复杂度 2. 包装类 3. 泛型 二、ArrayList 和顺序表 1. 顺序表的模拟实现 2. 源码 3. ArrayList 的优缺点 前言 本文介绍数据结构的前置算法，以及 ArrayList 的模拟实现，部…

系列文章目录

目录

系列文章目录

前言

一、数据结构的前置语法

1. 时空复杂度

2. 包装类

3. 泛型

二、ArrayList 和顺序表

1. 顺序表的模拟实现

2. 源码

3. ArrayList 的优缺点

前言

本文介绍数据结构的前置算法，以及 ArrayList 的模拟实现，部分源码及优缺点概括。

一、数据结构的前置语法

1. 时空复杂度

时间复杂度和空间复杂度：用来衡量算法的效率（时间和空间），通常用大O渐进法进行表示；

 常见的时间复杂度：O(1), O(logN), O(N), O(N*logN), O(N^2)；

2. 包装类

解释下面代码的原理：

Integer a = 100;
Integer b = 100;System.out.println(a == b); // 输出 trueInteger c = 200;
Integer d = 200;System.out.println(c == d); // 输出 false

valueOf(): Integer 源码：

public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);
}

Integer.Cache.high = 127, Integer.Cache.low = -128

cache数组中在 [0, 255] 空间中存的是 -128 ~127；

如果数字 i 的值在 [-128， 127] 之间，返回 cache 数组的对应下标 [0, 255] 区间的值，即 -128 ~ 127；否则则会 new 一个新的引用变量；

因此当 i 在 [-128, 127] 之间，返回的都是同一个哈希值，即引用变量相等，否则返回不同的哈希值，即引用变量不相等；

3. 泛型

类名后面写一个 "<T>" ，表示这是一个泛型类；

"<>" 只能存放包装类型，不能存放基本类型；

编译的时候会把 T 类型都替换成 Object 类型，这称为泛型的擦除机制；

泛型的上界：

泛型类：class 类名<T extends XXX> ，XXX 就是泛型的上界；

泛型方法 ：<T> 返回类型 方法名<T extends XXX>(){...}， XXX 就是泛型的上界；

二、ArrayList 和顺序表

顺序表底层是一个数组，是使用数组来完成的一种结构；

实现了 List 接口，通常使用 "List<T> list = new ArrayList<>() " 这种向上转型的形式去定义顺序表；

1. 顺序表的模拟实现

下面模拟实现顺序表，理解顺序表的底层原理：

定义一个数组 elem，用于存放元素，定义一个 usedSize 用于表示存放了几个元素；

定义一个常数 DEFAULT_SIZE，用来表示新建一个顺序表默认开辟空间的大小；

定义一个无参的构造方法，默认开辟的空间大小为 DEFAULT_SIZE；

定义一个有一个参数的构造方法，参数用于指定开辟空间的大小；

public class MyArrayList {private int[] elem;private int usedSize;private static final int DEFAULT_SIZE = 10;public MyArrayList(){this.elem = new int[DEFAULT_SIZE];}public MyArrayList(int capacity){this.elem = new int[capacity];}// 方法的位置// ......
}

下面实现顺序表的方法（增删改查）：

打印顺序表的所有元素：

    // 打印元素public void display(){for(int i = 0; i < usedSize; i++){System.out.print(this.elem[i] + " ");}}

向顺序表中增加一个元素：

注意：在顺序表中增加元素的时候，需要先判断当前是否已经存满，如果存满了要先进行扩容才可以再往顺序表中添加元素；

isFull(): boolean 判断顺序表是否存满；每次增加元素都需要判断顺序表是否存满；

add(int data): void 向顺序表最后一个位置新增一个元素；

add(int pos, int data): void 向顺序表的 pos 位置新增一个元素；

需要判断 pos 位置是否合法，不合法要抛出异常；

如果合法，就要将 pos 位置以及 pos 后面的元素，往后挪一个位置，考虑到可能覆盖后一个元素的问题，需要从后往前依次向后挪每个元素；

增加元素一定不要忘记 usedSize++;

    // 判断是否满public boolean isFull(){if(this.usedSize == this.elem.length) {return true;}return false;}// 新增元素，默认在数组最后新增public void add(int data){if(isFull()){// 扩容this.elem = Arrays.copyOf(this.elem, 2 * this.elem.length);}this.elem[usedSize] = data;usedSize++;}// 在 pos 位置新增元素public void add(int pos, int data){if(pos < 0 || pos > this.usedSize){throw new PosOutOfBoundsException(pos + "位置不合法");}if(isFull()){// 扩容this.elem = Arrays.copyOf(this.elem, 2 * this.elem.length);}for(int i = usedSize - 1; i >= pos; i--){this.elem[i + 1] = this.elem[i];}this.elem[pos] = data;this.usedSize++;}

查找元素：

contains(int toFind): boolean 判断元素 toFind 是否在顺表中存在；

indexOf(int toFind): int 找元素 toFind 的下标，找到则返回对应下标，找不到返回 -1；

checkPos(int pos): void 判断下标是否合法，查找某个下标元素需要先判断下标是否合法，不合法直接抛出异常；

get(int pos): int 获取 pos 位置元素的下标；需要先判断给定的 pos 下标是否合法；

    // 判断是否包含某个元素public boolean contains(int toFind){for(int i = 0; i < this.usedSize; i++){// 如果是引用类型，可以使用 equals 方法if(this.elem[i] == toFind){return true;}}return false;}// 查找某个元素对应的位置public int indexOf(int toFind){for(int i = 0; i < this.usedSize; i++){if(this.elem[i] == toFind){return i;}}return -1;}// 判断下标是否合法    private void checkPos(int pos){if(pos < 0 || pos >= this.usedSize){throw new PosOutOfBoundsException(pos + "位置不合法");}}// 获取某个位置的元素public int get(int pos){checkPos(pos);return this.elem[pos];}

修改某个位置元素：

set(int pos, int value): void 修改 pos 位置的元素为 value，修改前同样需要判断 pos 位置是否合法；

    // 给 pos 位置的元素设为 valuepublic void set(int pos, int value){checkPos(pos);this.elem[pos] = value;}

删除某个元素：

remove(int toRemove): void 删除元素 toRemove；

先查找该元素的下标；

如果元素不存在直接返回；

如果元素存在则删除该元素，并将该元素后面的元素都往前移一个位置；如果是引用类型的数据，一定记得把最后一个引用置 null；

删除元素一定不能忘记 usedSize--；

    // 删除第一次出现的关键字 keypublic void remove(int toRemove){int index = indexOf(toRemove);if(index == -1){return;}for(int i = index; i < this.usedSize - 1; i++){this.elem[i] = this.elem[i + 1];}// 如果是引用类型，最后一个位置就要置 null// this.elem[this.usedSize - 1] = nullthis.usedSize--;}

求顺序表长度：

size(): int 求顺序表长度，直接返回 usedSize 即可；

    // 获取顺序表长度public int size(){return this.usedSize;}

清空顺序表：

clear(): void 清空顺序表；

如果是基本类型，直接将 usedSize 置 0 即可；

如果是引用类型，需要遍历一遍顺序表，将每个引用都置 null；

    // 清空顺序表public void clear(){// 如果是引用类型，就要遍历置为 null
//        for(int i = 0; i < this.usedSize; i++){
//            this.elem[i] = null;
//        }this.usedSize = 0;}

2. 源码

构造方法：

ArrayList(int initialCapacity)：一个参数的构造方法，initialCapacity 用于指定顺序表的空间；

ArrayList()：无参的构造方法，并没有分配内存，第一次增加元素的时候才会扩容；

ArrayList(Collection<? extends E> c)：可以传 E 类型的子类或者 E 类型本身的 实现了Collection 接口的数据结构；除了 Map 没实现， Collection，List，Queue，Set 都实现了；

public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);}}/*** Constructs an empty list with an initial capacity of ten.*/public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}/*** Constructs a list containing the elements of the specified* collection, in the order they are returned by the collection's* iterator.** @param c the collection whose elements are to be placed into this list* @throws NullPointerException if the specified collection is null*/public ArrayList(Collection<? extends E> c) {elementData = c.toArray();if ((size = elementData.length) != 0) {// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)if (elementData.getClass() != Object[].class)elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);} else {// replace with empty array.this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}}

ArrayList 扩容机制：

    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 codeif (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;}

3. ArrayList 的优缺点

优点：可以通过下标进行随机访问，时间复杂度 O(1)；

缺点：

往某个位置添加元素，需要往后移动后面的元素；

删除某个元素，需要移动把后面的元素往前移动；

扩容的时候，每次都需要拷贝所有元素；扩容之后可能会浪费空间；

总结：适合静态的数据查找和更新，不适合插入和删除数据。

http://www.dtcms.com/wzjs/24749.html

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