Java数据结构-1 ArrayList顺序表实现

1. ArrayList子类

  ArrayList是JavaCollection接口下List子接口的实现子类。它是一个长度可变的数组，底层是以数组为基础的顺序表实现的。所以说研究Java顺序表数据结构必须得了解一下ArrayList类。

// ArrayList定义
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

2. 顺序表

  顺序表是数据结构表的表现形式之一，关于顺序表的概念这里就不加赘述了，可以参考下面的文章进行进一步的了解：

C语言顺序表及相关函数实现

  接下来，我们实现一个以JDK提供的ArrayList类为蓝本的可以自动扩容的动态顺序表。

package myArrayList;

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;



// ArrayList 顺序表的实现
public class MyArrayList<T> implements Iterable<T> {

    // 初始数组大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 当前数组大小
    private int theSize;
    // 存储数据的泛型数组
    private T[] theItems;


    // 无参构造，构造时初始化顺序表
    public MyArrayList() {
        doClear();
    }


    // 清空顺序表
    public void doClear() {
        clear();
    }
    // 将真正的clear()操作封装，提高程序的层次性
    private void clear() {
        this.theSize = 0;
        // 设置数组大小为初默认值
        ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
    }


    // 返回当前顺序表大小
    public int size() {
        return this.theSize;
    }
    // 当前顺序表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        if(this.theSize == 0) {
            return true;
        } 
        return false;
    }


    // 自动调整当前数组大小，不浪费空间
    public void trimToSize() {
        // 将数组大小调整为当前数组大小
        ensureCapacity(this.theSize);
    }
    // 将数组扩容到指定大小
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public void ensureCapacity(int len) {
        if(len < this.theSize) {
            return;
        }

        // 保存旧的数组引用
        T[] old = this.theItems;
        // theItems指向新的数组对象
        this.theItems = (T[])new Object[len];
        // 值的拷贝
        for(int i = 0; i < this.theSize; i++) {
            this.theItems[i] = old[i];
        }
    }


    // ArrayList的灵魂方法set/get
    // set方法设置数组指定下标的值并返回修改之前的值
    public T set(int index, T newValue) {
        // 数组下标越界，抛出异常
        if(index>=this.theSize || index<0) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }

        T oldValue = this.theItems[index];
        this.theItems[index] = newValue;
        return oldValue;
    }
    public T get(int index) {
        // 数组下标越界
        if(index>=this.theSize || index<0) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        return this.theItems[index];
    }


    // 插入元素，尾插. 顺序表插入删除要移动数组进行数据拷贝，时间复杂度为O(n)，尾插是插入的一种特殊情况
    public boolean add(T newValue) {
        add(theSize, newValue);
        // 尾插一定会成功
        return true;
    }
    // 在指定下标处插入元素
    public void add(int index, T newValue) {
        // 数组已满，扩容
        if(this.theItems.length == this.theSize) {
            // 这里的扩容策略自定义，我设置为 当前数组大小*2+1
            ensureCapacity((this.theSize)*2+1);
        }
        // 从后向前拷贝数据
        for(int i = this.theSize; i-1>=index; i--) {
            this.theItems[i] = this.theItems[i-1]; 
        }
        this.theItems[index] = newValue;
        this.theSize++;
    }


    // 删除指定下标元素，返回删除的值
    public T remove(int index) {
        // 下标越界，抛出异常
        if(index>=this.theSize || index<0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        // 保存删除的值
        T removeValue = this.theItems[index];
        // 从删除处向后移动数组
        for(int i = index; i < this.theSize-1; i--) {
            this.theItems[i] = this.theItems[i+1];
        }
        this.theSize--;
        return removeValue;
    }

    // 因为java.util.ArrayList包中提供的ArrayList实现了Iterator接口，覆写了其中的iterator方法，但是这部分内容与顺序表无关，有兴趣可以看一下
    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        // iterator方法返回一个一个Iterator的对象，这里直接返回下面内部类的对象
        return new MyArrayListIterator();
    }

    // 内部类
    private class MyArrayListIterator implements Iterator<T> {

        private int count = 0;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return theSize > count;
        }

        @Override
        public T next() {
            if(!hasNext()) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return theItems[count++];
        }

        @Override
        public void remove() {
            MyArrayList.this.remove(count--);
        }   
    }

}

 关于ArrayList模拟实现代码，我已上传至 我的GitHub，欢迎大家指导。