常见面试题之自我实现ArrayList & LinkedList

面试者经常遇到集合类源码的问题。我们不求将所有的细节都记住，但ArrayList与LinkedList比较、add、get、remove、扩容、及相关时间复杂度等核心思想要说得一清二楚。

ArrayList底层用数组实现，可以快速访问某一节点的值，但插入删除会调用System.arraycopy方法，数组容量不够时需进行扩容，扩容采用新的大数组取代旧的数组。

public class MyArrayList<E> {

　　private Object[] elementData;

　　public int size;// 数组中元素长度

　　private static final int INITIAL_CAPACITY = 10;// 初始容量

　　public MyArrayList() {
　　　　elementData = new Object[INITIAL_CAPACITY];
　　}

　　public MyArrayList(int capacity) {
　　　　elementData = new Object[capacity];
　　}

　　private void ensureCapacity(int minCapacity) {
　　　　int oldCapacity = elementData.length;
　　　　if (minCapacity > oldCapacity) {
　　　　　　int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;
　　　　　　if (newCapacity < minCapacity)
　　　　　　　　newCapacity = minCapacity;
　　　　　　elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);// 扩容调用Arrays.copyOf方法 将容量扩为原数组长度的3/2， 现有的数组引用指向了新的数组
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    // 时间复杂度为O(n)
　　　　}
　　}

　　// 在數組末尾添加元素 時間複雜度O(1)
　　public void add(E e) {
　　if (e == null)
　　　　return;
　　ensureCapacity(size + 1);
　　elementData[size++] = e;
　　}

　　public void add(E e, int index) {
　　　　if (e == null || index > size || index < 0)
　　　　　　return;
　　　　ensureCapacity(size + 1);
　　　　System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);　　// 数组中间添加元素
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//平均时间复杂度O(n)
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　elementData[index] = e;
　　　　size++;
　　}

　　public E get(int index) {
　　　　if (index > size || index < 0)
　　　　　　return null;
　　　　return (E) elementData[index]; // 按位置获取元素 时间复杂度为O(1)public class MyArrayList<E> {

　　private Object[] elementData;

　　public int size;// 数组中元素长度

　　private static final int INITIAL_CAPACITY = 10;// 初始容量

　　public MyArrayList() {
　　　　elementData = new Object[INITIAL_CAPACITY];
　　}

　　public MyArrayList(int capacity) {
　　　　elementData = new Object[capacity];
　　}

　　private void ensureCapacity(int minCapacity) {
　　　　int oldCapacity = elementData.length;
　　　　if (minCapacity > oldCapacity) {
　　　　　　int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;
　　　　　　if (newCapacity < minCapacity)
　　　　　　　　newCapacity = minCapacity;
　　　　　　elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);// 扩容调用Arrays.copyOf方法 将容量扩为原数组长度的3/2， 现有的数组引用指向了新的数组
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    // 时间复杂度为O(n)
　　　　}
　　}

　　// 在數組末尾添加元素 時間複雜度O(1)
　　public void add(E e) {
　　if (e == null)
　　　　return;
　　ensureCapacity(size + 1);
　　elementData[size++] = e;
　　}

　　public void add(E e, int index) {
　　　　if (e == null || index > size || index < 0)
　　　　　　return;
　　　　ensureCapacity(size + 1);
　　　　System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);　　// 数组中间添加元素
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//平均时间复杂度O(n)
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　elementData[index] = e;
　　　　size++;
　　}

　　public E get(int index) {
　　　　if (index > size || index < 0)
　　　　　　return null;
　　　　return (E) elementData[index]; // 按位置获取元素 时间复杂度为O(1)
　　}

　　public E remove(int index) {
　　　　if (index > size || index < 0)
　　　　　　return null;
　　　　E oldValue = get(index);
　　　　int numMoved = size - index - 1;
　　　　if (numMoved > 0) // 删除元素 平均复杂度为O(n)
　　　　　　System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,
　　　　　　　　　　　　　　numMoved);
　　　　elementData[--size] = null;
　　　　return oldValue;
　　}
}
　　}

　　public E remove(int index) {
　　　　if (index > size || index < 0)
　　　　　　return null;
　　　　E oldValue = get(index);
　　　　int numMoved = size - index - 1;
　　　　if (numMoved > 0) // 删除元素 平均复杂度为O(n)
　　　　　　System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,
　　　　　　　　　　　　　　numMoved);
　　　　elementData[--size] = null;
　　　　return oldValue;
　　}
}

可见，ArrayList可以根据索引快速访问任意元素，但插入、删除、扩容操作会调用System.arrayCopy()方法，这是个非常占用系统资源的操作。当你遇到访问元素比插入或者是删除元素更加频繁的时候，你应该使用ArrayList，在频繁的插入或者是删除元素的情况下，LinkedList的性能会更加好一些。