使用java语言实现一个动态数组（详解）（数据结构）
- 2019 年 10 月 21 日
- 筆記
废话不多说，上代码
1.从类名开始（我真是太贴心了，给自己点个赞）
public class Array<E>
首先数组类需要带有泛型，这个不多说。需要注意的是在java中，数组只能存放同一个类型的。
2.成员变量
private int size; //数组中元素的个数 private E[] data; //数组声明
插个题外话：
关于size和索引，最开始学数组时让我很伤神，首先数组的索引是从0开始，而size是指数组中元素的
的个数，假设数组中有3个元素，那么size=3,而索引则为0,1,2。它们是差一位的，这个神奇的设计让我每次在写循环的界限条件时，
总要换算一下。
比如，遍历出数组的所有元素
for (int i = 0; i < size; i++) { }
我的心路历程是这样的:
首先，第一步想，从0开始，到最后一位元素的索引位置结束，那么最后一位元素的索引是应该进来for循环的，那么i就应该
小于最后一位元素的索引的下一位，那么最后一位元素的索引的下一位是谁呢，对哦，size比索引大一位，那么应该是size，
所以应该i<size;
如果每次写for循环的界限时，都要这么想一下，白白消耗脑力阿。是不是只有我这么笨。
最后我的办法是转化成图来记在脑海里。每次用到的时候，直接脑海里浮现出这个图。
学习的本质就是将复杂的东西简单化。
3.构造方法
一种用户指定初始数组容量
一种用户不指定初始数组容量
public Array (int capacity) { data = (E[])new Object[capacity]; size = 0; } public Array () { this(10); //调用另一个构造方法，并默认初始容量为10 }
4.居家必备的基本方法
//获得数组元素个数 public int getSize () { return size; } //获得数组长度 public int getCapacity () { return data.length; } //获得数组是否为空 public boolean isEmpty () { return size == 0; }
5.添加方法
数组添加的本质就是：从后往前到指定索引位置，每个元素向后移一个格，给新来的腾出个地方。 重点：从后往前
//向数组指定位置添加元素，index为指定索引位置，e为添加的值 public void add (int index, E e) { //索引位置不能让它瞎插，索引为负数，或者跳格子插，不可以。 if (index < 0 || index > size) { throw new IllegalArgumentException("add is fail, require index < 0 || index > size"); } //当数组容量满了的时候，调用扩容方法，此处给它扩当前数组长度的两倍。 if (data.length == size) { this.resize(data.length * 2); }for (int i = size - 1; i >= index; i--) { data[i+1] = data[i]; } //新来的进坑 data[index] = e; //维护size size ++; }
//向数组第一位添加元素 public void addFirst (E e) { //直接复用上一个add方法 this.add(0, e); } //向数组最后一位添加元素 public void addLast (E e) { //同理 this.add(size, e); }
6.删除方法（我个人分为两种，一种根据索引删除，一种根据值删除）
删除的本质：和添加相反，从要删除的索引位置的下一位开始，到最后一位元素索引位置结束，依次向前占一个坑。 重点：遍历的时候从前往后
//根据索引删除某个元素 返回删除的元素 public E remove (int index) { if (index < 0 || index >= size) { throw new IllegalArgumentException("remove is fail,require index < 0 || index >= size"); } //先把要删除的元素存起来，不然等会就给覆盖了。 E value = data[index]; for (int i = index + 1; i < size; i++) { data[i-1] = data[i]; } //维护size size --; //此处为什么设置为null呢，因为泛型的原因，传进来的都是类对象，数组中存的是引用地址，引用不断开的话，垃圾回收器没办法回收。 data[size] = null; //此处缩容，当数组元素个数等于数组长度四分之一时，进行缩容
if (size == data.length/4 && data.length / 2 != 0) { //缩容为数组长度的二分之一 this.resize(data.length /2); } return value; }
问题来了，为什么不在二分之一时就进行缩容呢？而是四分之一呢？
此处涉及到复杂度震荡问题，比较极端的一个情况是： 比如容量为10的一个数组， 此时该数组满了，此时要进来个元素，然后数组进行扩容，那么添加完元素此时数组的情况为容量为20， 内部有11个元素。 此时我再对数组进行删除一个元素，删除之后，数组元素个数变为10个，恰好为数组长度的二分之一， 那么自动进行缩容，以此类推，反复操作，每次扩容缩容的时间复杂度为O(n)，所以此处应用了lazy的解决方案 就是等到数组元素个数为数组长度的四分之一时，再进行缩容，就可以避免这个问题。
//根据值删除某个元素 public void removeByValue (E e) { //复用根据值查找元素的方法，返回索引（此方法在下面） int index = this.getByElement(e); if (index != -1) { //复用根据索引删除的方法 this.remove(index); } } //删除第一个元素 public E removeFirst () { return this.remove(0); } //删除最后一个元素 public E removeLast () { return this.remove(size - 1); }
7.查找方法（同样分为两种，一种根据索引，一种根据值）
//根据索引查找数组某个元素,返回值 public E getByIndex (int index) { if (index < 0 || index >= size) { throw new IllegalArgumentException("get is fail, require index < 0 || index >= size"); } return data[index]; }
//根据值查找数组某个元素,返回索引 public int getByElement (E e) { //本质：遍历数组进行比对 for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i].equals(e) ) { return i; } } return -1; }
//是否包含该元素 public boolean contains (E e) { //本质：遍历数组进行比对 for (int i = 0; i < size; i++) { if (data[i].equals(e)) { return true; } } return false; }
8.修改方法
//修改数组某个元素 public void set (int index, E e) { if (index < 0 || index >= size) { throw new IllegalArgumentException("set is fail, require index < 0 || index >= size"); } data[index] = e; }
9.扩容方法
扩容的本质：就是开辟个新数组，把旧数组的内容复制过去
private void resize (int newCatacity) { E[] newData = (E[])new Object[newCatacity]; for (int i = 0; i < size; i++) { newData[i] = data[i]; } //给成员变量data重新赋值新引用（后面有内存图介绍） data = newData; }
画个扩容引用转换的内存图
测试代码
public static void main(String[] args) { Array<Integer> array = new Array(5); array.addLast(1); array.addLast(2); array.addLast(3); array.addLast(4); array.addLast(5); }
10.toString方法
本质就是：创建一个StringBuilder对象，然后通过append方法，将数组的内容遍历，添加进StringBuilder对象。
@Override public String toString () { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); //Format(String, Object, Object) 将指定的 String 中的格式项替换为两个指定的 Object 实例的值的文本等效项。 stringBuilder.append(String.format("size =%d ,capacity =%dn ", size, data.length)); stringBuilder.append('['); for (int i = 0; i < size; i++) { stringBuilder.append(data[i]); if (i != size -1) { stringBuilder.append(','); } } stringBuilder.append(']'); return stringBuilder.toString(); }
最后，
浮于表面看千遍，
不如自己思一遍，
希望这篇文章能够对你起到帮助。
