Java学习

Java 数组与 ArrayList

在 Java 泛型出现之前，只有数组可以用来存储指定类型的对象；在自动装箱机制出现之前，只有数组可以用来存储基本数据类型；也就是说，在泛型和自动装箱机制出现之前，数组在 Java 当中的分量举足轻重。

况且数组还是一种效率最高的存储和随机访问对象序列的方式，但遗憾的是，数组的长度是固定的——举个例子，创建它的时候指定长度是 6，就只能存储 6 个元素，当你想放第 7 个元素时，是无法做到的。

随着计算机硬件能力的提升，开发人员在存储一组数据的时候更愿意使用 ArrayList 而不是数组。尽管 ArrayList 内部是通过数组实现的，但与数组相比，它的容量能够自动增长，还有很多数组没有的特性。能不使用数组就别使用数组，除非要用数组来改善性能问题。

数组

创建数组

数组用来存储固定长度的同类型元素

int[] arr = new int[3];
// 不初始化,创建数组后进行复制
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr[2] = 3;
// 创建数组同时初始化
int[] arr = {1,2,3};

数组的成员变量和成员方法

我们可以从数组的声明方式

int[] arr = new int[3]

看出，arr是一个引用数据类型(对象)，这是因为声明过程中用到了new关键字。既然如此，数组必然有其成员变量、成员方法。常见的成员变量、成员方法包括

• 成员方法: clone()

// 这个方法用于创建新的实例
int[] arr = {1,2,3};
int[] b = arr;
int[] c = arr.clone();
for(int i = 0; i < 3; i++){
    arr[i] = 0;
}
System.out.print("b: ");
for(int i = 0; i < 3; i++){
    System.out.print(b[i] + " ");
}

System.out.print("
c: ");
for(int i = 0; i < 3; i++){
    System.out.print(c[i] + " ");
}

/*
OUTPUT:
b: 0 0 0 
c: 1 2 3 
*/

• 成员变量: length

  用于返回数组的长度

int[] a = new int[10];
int len = a.length;
System.out.println("a.length = " + len);
/*
OUTPUT:
a.length = 10
*/

使用Array工具类

Java的设计者为数组设计了一个专用的工具类java.util.Arrays

在这个类中封装了几个常用的方法，在此介绍。

• sort()

  sort()方法用来对数组进行排序，该方法要求数组的元素要实现Comparable接口。如果排序的元素是基本数据类型或String,则不需要手动实现接口，默认按照从小到大排序。

  String[] strs = {"沉", "默","王", "二"};
  
  Arrays.sort(strs);
  System.out.println(Arrays.toString(strs));
  // 输出[二, 沉, 王, 默]
  

• binarySearch()

binarySearch()方法用来对数组进行二分查找（返回值所在的下标，未找到的话返回-1），调用该方法之前必须要先排序。

String[] strs = {"沉", "默","王", "二"};

Arrays.sort(strs);
System.out.println(Arrays.binarySearch(strs, "二"));
// 排序后的结果为[二, 沉, 王, 默]
// 二分查找的结果范围0

• asList()

asList()方法用来将数组转化成List（ArrayList），源码如下

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

• toString()

toString()方法用来将数组进行字符串格式的输出（[value1, value2, value3, ...]的格式），源码如下

public static String toString(Object[] a) {
    if (a == null)
        return "null";

    int iMax = a.length - 1;
    if (iMax == -1)
        return "[]";

    StringBuilder b = new StringBuilder();
    b.append('[');
    for (int i = 0; ; i++) {
        b.append(String.valueOf(a[i]));
        if (i == iMax)
            return b.append(']').toString();
        b.append(", ");
    }
}

使用ArrayList

ArrayList是Java中的动态数组，相对于Array有以下优点:

• 可以动态地增加减少元素
• 灵活地设置数组大小
• 实现了ICollection和IList接口
• 元素类型可以不同(也造成其不安全)

使用ArrayList需要导入包

import java.util.ArrayList;

创建ArrayList

ArrayList L1 = new ArrayList();    // 创建ArrayList,不指定数据类型,初始容量为0
ArrayList L2 = new ArrayList(10);  // 创建ArrayList,不指定数据类型,初始容量为10(但均为空值)
ArrayList<Integer> L3 = new ArrayList<Integer> (10); // 创建ArrayList,指定数据类型为Integer,初始容量为10(但均为空值)

ArrayList 添加、删除元素

• 添加

ArrayList <Integer> arrlist = new ArrayList<Integer>();
arrlist.add(10); // 在末尾添加10
arrlist.add(0,4); // 在0位置前插入元素4
arrlist.add(arrlist.size(),10); // 等效于 arrlist.add(10);

• 删除

arrlist.remove(new Integer(10)); // 删除第一个值为10的元素,必须传入一个对象
arrlist.remove(0); // 删除索引为0的元素

遍历ArrayList

ArrayList有三种遍历方式

• 迭代器遍历

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer> (10);
// 物理长度为10,但逻辑长度为0
System.out.println("
" + arrlist.size()); // 输出为0

for(int i = 1; i <= 15; i++){
    arrList.add(i); // 前10个元素填充arrlist的前10个空位,后5个元素由arrlist变长存储
}

Iterator<Integer> it = L.iterator();
while(it.hasNext()){
    System.out.print(it.next()+" ");
}

• 索引值遍历

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer> (10);
for(int i = 1; i <= 15; i++){
    arrList.add(i); // 前10个元素填充arrlist的前10个空位,后5个元素由arrlist变长存储
}
for(int i = 0; i < 15; i++){
    System.out.print(arrlist.get(i) + " ");
}

• foreach循环遍历

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer> (10);
for(int i = 1; i <= 15; i++){
    arrList.add(i); // 前10个元素填充arrlist的前10个空位,后5个元素由arrlist变长存储
}
for(Integer element : arrlist){
    System.out.print(element + " ");
}

需要说明的是，遍历ArrayList时，通过索引值遍历效率最高，for循环遍历次之，迭代器遍历最低。

ArrayList 的 其他常用方法

clear()

清空元素,物理长度变为0

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>();
L.clear();

isEmpty()

判断逻辑长度是否为0

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>();
boolean flag = L.isEmpty(); // true

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>(10);
boolean flag = L.isEmpty(); // true

size()

返回ArrayList的逻辑长度(即排除空值之后的长度)

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>();
int size = L.size();

toArray()

• 错误用法

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>();
for(int i = 0; i < 10; i++){
	L.add(i);
}
Integer[] intarr = (Integer[])L.toArray();
// class [Ljava.lang.Object; cannot be cast to class [Ljava.lang.Integer;
// Java不支持向下转型

• 正确用法

ArrayList<Integer> L = new ArrayList<Integer>();
for(int i = 0; i < 10; i++){
	L.add(i);
}
Integer[] intarr = new Integer[L.size()];
L.toArray(intarr);