java中動態數組的具體實現

聲明：

data為陣列名。

size為數組中最後一個元素的下一個位置。

實作動態陣列的原因：

因為java中的陣列是靜態的，在new陣列時就需要指定陣列的大小，如果需要儲存的元素為未知的個數，設定空間過大會造成浪費，設定空間過小會無法存入全部數據，我們利用自己寫的resize()方法，便可以實現自動擴容，不再擔心數組容量的問題。

需要自動擴容或自動縮容的時候一般是數組滿了或數組空餘空間過多的時候，多發生在新增和刪除操作中。

當size == data.length的時候表示陣列已滿，呼叫resize(int newCapacity)方法，參數傳入2*data. length，意為新建立的陣列長度為原數組的二倍。

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當size == data.length /4 並且data.length/2 ! = 0的時候,呼叫resize方法進行縮容。

在ArrayList的自動擴容方法中參數預設為1.5*capacity。

在resize()方法實作中new了一個新的名為newData的陣列用來接收原數組中的元素。利用for迴圈將數組中的元素進行轉移。

add方法實作

//向指定位置添加元素e
	public void add(int index,E e){
		if(index<0||index>size){
			throw new IllegalArgumentException("AddLast failed.Require index error");

		}
		if(size == data.length){
			resize(2*data.length);
		}
		
		for (int i = size-1; i >= index; i--) {
			data[i+1] = data[i];
		}
		data[index] = e;
		size++;
	}

remove方法實作

//删除元素,并返回被删除的元素
	public E remove(int index){
		if(index<0 || index >=size){
			throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal");
		}
		E ret = data[index];
		for (int i = index+1; i < size; i++) {
			data[i-1] = data[i];
		}
		size--;
		data[size] = null;//loitering objects  != memory leak
		
		if(size == data.length /4 && data.length/2 != 0){
			resize(data.length/2);
		}
		return ret;
	}

resize方法實作

#

private void resize(int newCapacity){
		E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			newData[i] = data[i];
		}
		data = newData;
	}

Array類別

package array;
public class Array {
	private E[] data;
	private int size;
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public Array(int capacity){
		data = (E[]) new Object[capacity];
		size = 0;
	}
	public Array(){
		this(10);
	}
	public int getSize(){
		return size;
	}
	public int getCapacity(){
		return data.length;
	}
	public boolean isEmpty(){
		return size == 0;
	}
	//向第一个位置添加一个元素
	public void addFirst(E e){
		add(0,e);
	}
	//向最后一个位置添加一个元素
	public void addLast(E e){
		add(size,e);
	}
	//向指定位置添加元素e
	public void add(int index,E e){
		if(index<0||index>size){
			throw new IllegalArgumentException("AddLast failed.Require index error");
		}
		if(size == data.length){
			resize(2*data.length);
		}
		for (int i = size-1; i >= index; i--) {
			data[i+1] = data[i];
		}
		data[index] = e;
		size++;
	}
	//获取index位置的元素e
	public E get(int index){
		if(index<0 || index >=size){
			throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal");
		}
		return data[index];
	}
	//修改index索引位置的元素e
	public void set(int index, E e){
		if(index<0 || index >=size){
			throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal");
		}
		data[index] = e;
	}
	//判断元素是否存在于数组中
	public boolean contains(E e){
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if(data[i].equals(e)){
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
	//找到元素并返回索引
	public int find(E e){
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if(data[i].equals(e)){
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
	//删除元素,并返回被删除的元素
	public E remove(int index){
		if(index<0 || index >=size){
			throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal");
		}
		E ret = data[index];
		for (int i = index+1; i < size; i++) {
			data[i-1] = data[i];
		}
		size--;
		data[size] = null;//loitering objects  != memory leak
		
		if(size == data.length /4 && data.length/2 != 0){
			resize(data.length/2);
		}
		return ret;
	}
	public E removeFirst(){
		return remove(0);
	}
	public E removeLast(){
		return remove(size-1);
	}
	//从数组中删除元素e
	public void removeElement(E e){
		int index = find(e);
		if(index != -1){
			remove(index); 
		}
	}
	@Override
	public String toString(){
		StringBuilder res = new StringBuilder();
		res.append(String.format("Array:size = %d ,capacity = %d\n",size,data.length));
		res.append('[');
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			res.append(data[i]);
			if(i != size-1){
				res.append(",");
			}
		}
		res.append(']');
		return res.toString();
	}
	private void resize(int newCapacity){
		E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			newData[i] = data[i];
		}
		data = newData;
	}
}

Main測試：

package array;

public class Main {
	public static void main(String[] args){
		Array<Integer> arr = new Array<>();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			arr.addLast(i);
		}
		System.out.println(arr);
		arr.add(1, 100);
		System.out.println(arr);
		arr.addFirst(-1);
		System.out.println(arr);
		arr.set(0, 1);
		System.out.println(arr);
	}
}

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