数据结构与算法学习笔记：动态数组

• 写在前面：记录学习《恋上数据结构与算法》的过程。
• 课程链接地址：https://ke.qq.com/course/385223

什么是数据结构：

• 数据结构时计算机存储、组织数据的方式。

线性表

数组（Array）

• 在很多编程语言中，数组都有个致命的缺点
  • 无法动态修改容量
• 实际开发中，我们更希望数组的容量是可以动态改变的

动态数组（Dynamic Array）接口设计

动态数组的设计

添加元素-add(E element)

打印数组

• 重写toString方法
• 在toString方法中将元素拼接成字符串
• 字符串拼接建议使用StringBuilder

删除元素-remove(int index)

添加元素 - add(int index, E element)

动态扩容

• 申请一段更大的内存

对象数组

Object[] objects = new Object[7]

内存管理细节

代码实现

package com.mj;

@SuppressWarnings("unchecked")
public class ArrayList<E> {
	/**
	 * 元素的数量
	 */
	private int size;
	/**
	 * 所有的元素
	 */
	private E[] elements;
	
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
	private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
	
	public ArrayList(int capaticy) {
		capaticy = (capaticy < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capaticy;
		elements = (E[]) new Object[capaticy];
	}
	
	public ArrayList() {
		this(DEFAULT_CAPACITY);
	}
	
	/**
	 * 清除所有元素
	 */
	public void clear() {
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			elements[i] = null;
		}
		size = 0;
	}

	/**
	 * 元素的数量
	 * @return
	 */
	public int size() {
		return size;
	}

	/**
	 * 是否为空
	 * @return
	 */
	public boolean isEmpty() {
		 return size == 0;
	}

	/**
	 * 是否包含某个元素
	 * @param element
	 * @return
	 */
	public boolean contains(E element) {
		return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
	}

	/**
	 * 添加元素到尾部
	 * @param element
	 */
	public void add(E element) {
		add(size, element);
	}

	/**
	 * 获取index位置的元素
	 * @param index
	 * @return
	 */
	public E get(int index) {
		rangeCheck(index);
		return elements[index];
	}

	/**
	 * 设置index位置的元素
	 * @param index
	 * @param element
	 * @return 原来的元素ֵ
	 */
	public E set(int index, E element) {
		rangeCheck(index);
		
		E old = elements[index];
		elements[index] = element;
		return old;
	}

	/**
	 * 在index位置插入一个元素
	 * @param index
	 * @param element
	 */
	public void add(int index, E element) {
		rangeCheckForAdd(index);
		
		ensureCapacity(size + 1);
		
		for (int i = size; i > index; i--) {
			elements[i] = elements[i - 1];
		}
		elements[index] = element;
		size++;
	}

	/**
	 * 删除index位置的元素
	 * @param index
	 * @return
	 */
	public E remove(int index) {
		rangeCheck(index);
		
		E old = elements[index];
		for (int i = index + 1; i < size; i++) {
			elements[i - 1] = elements[i];
		}
		elements[--size] = null;
		return old;
	}

	/**
	 * 查看元素的索引
	 * @param element
	 * @return
	 */
	public int indexOf(E element) {
		if (element == null) {  // 1
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				if (elements[i] == null) return i; 
			}
		} else {
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				if (element.equals(elements[i])) return i; // n
			}
		}
		return ELEMENT_NOT_FOUND;
	}
	
//	public int indexOf2(E element) {
//		for (int i = 0; i < size; i++) {
//			if (valEquals(element, elements[i])) return i; // 2n
//		}
//		return ELEMENT_NOT_FOUND;
//	}
//	
//	private boolean valEquals(Object v1, Object v2) {
//		return v1 == null ? v2 == null : v1.equals(v2);
//	}
	
	/**
	 * 保证要有capacity的容量
	 * @param capacity
	 */
	private void ensureCapacity(int capacity) {
		int oldCapacity = elements.length;
		if (oldCapacity >= capacity) return;
		
		// 新容量为旧容量的1.5倍
		int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
		E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			newElements[i] = elements[i];
		}
		elements = newElements;
		
		System.out.println(oldCapacity + "扩容为" + newCapacity);
	}
	
	private void outOfBounds(int index) {
		throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
	}
	
	private void rangeCheck(int index) {
		if (index < 0 || index >= size) {
			outOfBounds(index);
		}
	}
	
	private void rangeCheckForAdd(int index) {
		if (index < 0 || index > size) {
			outOfBounds(index);
		}
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		// size=3, [99, 88, 77]
		StringBuilder string = new StringBuilder();
		string.append("size=").append(size).append(", [");
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (i != 0) {
				string.append(", ");
			}
			
			string.append(elements[i]);
			
//			if (i != size - 1) {
//				string.append(", ");
//			}
		}
		string.append("]");
		return string.toString();
	}
}

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