【数据结构和算法】 —— ArrayList

1. 什么是线性表

关于线性表的概念以及LinkedList和ArrayList的区别可以参考上篇文章。

Segment Fault

Bugkit

下面我们直接看看如何用Java实现ArrayList

2. java实现

其中的抽象类AbstractList和接口List也是自己定义的，如需要看完整代码，可以到文末的Github查看完整代码。

/**
 * @param <E> Type of element
 * @author bugkit
 * @since 2021.10.27
 */
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E> {

    // 存储元素的数组
    private E[] data;
    // 元素的默认容量，最多只能装8个
    private int capacity = 8;

    // 创建容量为8的数组
    public ArrayList() {
        data = (E[]) new Object[capacity];
    }
    // 创建容量为传入参数大小的数组
    public ArrayList(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        data = (E[]) new Object[capacity];
    }

    // 获取在data数组中的第i个元素
    @Override
    public E get(int i) {
        if (i >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index " + i + " is out of range " + size);
        }
        return data[i];
    }

    // 移除在data数组中的第i个元素
    @Override
    public E remove(int i) {
        if (i >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index " + i + " is out of range " + size);
        }
        E e = data[i];
        System.arraycopy(data, i + 1, data, i, size - i);
        size--;
        return e;
    }
    
    // 在data数组的第i个位置插入新的元素，如果i大于当前元素的个数则会报错数组越界
    @Override
    public boolean add(E e, int i) {
        if (i > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index " + i + " is out of range " + size);
        }
        if (size == capacity - 1) {
            resize();
        }
        if (size + 1 - i >= 0) 
            System.arraycopy(data, i, data, i + 1, size + 1 - i);
        data[i] = e;
        size++;
        return true;
    }

    // 添加元素到末尾
    @Override
    public boolean add(E e) {
        return add(e, size);
    }

    // 移除特定元素，如果元素存在则移除该元素并返回true，否则返回false
    @Override
    public boolean remove(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                remove(i);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 判断ArrayList是否存在元素e
    @Override
    public boolean contains(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("ArrayList { ");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            sb.append(data[i]).append(", ");
        }
        sb.replace(sb.length() - 1, sb.length(),"").append(" }");
        return sb.toString();
    }
    // 扩容，当add元素后，size == capacity，则会将ArrayList扩容为原来的两倍，
    // 并将原来的元素按顺序拷贝到新的data数组
    private void resize() {
        capacity = capacity * 2;
        E[] newData = (E[]) new Object[capacity];
        System.arraycopy(data, 0, newData, 0, size);
        data = newData;
    }
}