Java中的ArrayList類

你好！在先前的講座中，我們詳細研究了數組等資料結構，並查看了使用它們的常見範例。但這種資料結構有許多缺點。Java 中 ArrayList 的出現給了他們答案。簡而言之，Java 中的 ArrayList 是一個「升級版」的數組，並且具有許多新功能。

Java Arraylist 與常規陣列有何不同？

一般來說，陣列非常方便，而且正如您已經注意到的，您可以用它們做很多事情:)但是，陣列也有許多缺點。

• 尺寸有限。您需要在創建數組的階段就知道它應包含多少個單元格。如果您低估了所需的數量，則將沒有足夠的空間。如果你高估了它，數組將保持一半為空，這還不錯。畢竟，事實證明您也會為其分配比必要的更多的記憶體。
• 數組沒有添加元素的方法。您始終必須明確指定要新增元素的儲存格的索引。如果您不小心指定了某個已佔用的儲存格所需的值，它將被覆寫。
• 沒有方法可以刪除元素。該值只能“清零”。

public class Cat {

   private String name;

   public Cat(String name) {
       this.name = name;
   }

   public static void main(String[] args) {

       Cat[] cats = new Cat[3];
       cats[0] = new Cat("Thomas");
       cats[1] = new Cat("Hippopotamus");
       cats[2] = new Cat("Philip Markovich");

       cats[1] = null;



       System.out.println(Arrays.toString(cats));
   }

   @Override
   public String toString() {
       return "Cat{" +
               "name='" + name + '\'' +
               '}';
   }
}

結論：

[Cat{name='Томас'}, null, Cat{name='Фorпп Маркович'}]

使用ArrayList 可以消除所有這些缺點。它的創建非常簡單：

ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>();

現在我們已經建立了一個清單來儲存物件Cat。 注意：我們不指定 ArrayList 的大小，因為它是可自動擴充的。這怎麼可能？容易地。你會感到驚訝，但是 ArrayList 是基於普通數組的:) 是的，裡面有一個數組，裡面儲存了我們的元素。但 ArrayList 有一個特殊的機制來使用它：

• 當這個內部陣列已滿時，ArrayList 會在其內部建立一個新陣列。它的大小 = (舊數組的大小 * 1.5) +1。
• 所有資料都從舊數組複製到新數組
• 舊數組被垃圾收集器刪除。

由於這種機制，ArrayList（與陣列相反）實作了添加新元素的方法。這是一個方法add()。

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>();
   cats.add(new Cat("Hippopotamus"));
}

新元素將添加到列表的末尾。現在不存在溢出的風險，所以這個機制是完全安全的。順便說一句，ArrayList 不僅可以透過索引搜尋對象，反之亦然——它可以透過引用對象來尋找 ArrayList 中對象的索引！為此，它實現了以下方法indexOf()：我們向其傳遞一個指向所需對象的鏈接，然後indexOf()它將其索引返回給我們：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   int thomasIndex = cats.indexOf(thomas);
   System.out.println(thomasIndex);
}

結論：

0

沒錯，物件thomas實際上是存放在cell中的0。數組不僅有缺點，也有無可置疑的優點。其中之一是透過索引搜尋元素。由於我們指向的是索引，也就是記憶體中的特定位址，所以這樣的陣列查找速度非常快。Java中的ArrayList也可以做到這一點！為此，它實作了一個方法get()：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   Cat secondCat = cats.get(1);

   System.out.println(secondCat);
}

結論：

Cat{name='Бегемот'}

此外，您還可以輕鬆找出 ArrayList 是否包含特定物件。這是使用以下方法完成的contains()：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   cats.remove(pushok);
   System.out.println(cats.contains(pushok));
}

boolean此方法檢查該元素是否包含在 ArrayList 的內部陣列中，並以-true或 的 形式傳回結果false。結論：

false

關於插入的另一個重要的事情。ArrayList 不僅允許您在陣列末尾插入數據，還可以透過索引插入任何儲存格中。它有兩種方法：

• add(int index, Cat element)
• set(int index, Cat element)

對於兩者，您可以傳遞要插入的單元格的索引以及物件本身的連結。不同之處在於貼上set()會覆蓋儲存格中儲存的舊值。插入add()首先會將所有元素從數組開始移動[index]到數組末尾，並將所需的物件添加到生成的空單元格中。這是一個例子：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);

   System.out.println(cats.toString());

   cats.set(0, philipp);//Now we have a list of 2 cats. We add the 3rd via set:

   System.out.println(cats.toString());
}

結論：

[[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]
[Cat{name='Фorпп Маркович'}, Cat{name='Бегемот'}]

我們有 2 隻貓的列表，我們透過該方法將另一隻貓插入set()到單元格中0。結果，儲存在該儲存格中的舊值會被新值取代。

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);

   System.out.println(cats.toString());

   cats.add(0, philipp);//Now we have a list of 2 cats. Add the 3rd via add

   System.out.println(cats.toString());
}

但它的add()作用不同。他將所有元素向右移動，然後將新值寫入儲存格中0。結論：

[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]
[Cat{name='Фorпп Маркович'}, Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]

若要完全清除列表，請使用以下方法clear()：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   cats.clear();

   System.out.println(cats.toString());
}

結論：

[]

所有內容已從清單中刪除。順便說一句，請注意：與陣列不同，在 ArrayList 中，toString() 方法會重寫並立即以字串格式顯示清單。對於數組，我們必須使用 Arrays 類別來實現此目的。由於我們還記得數組：在 Java 中，您可以輕鬆地在數組和 ArrayList 之間“切換”，即將一個數組轉換為另一個數組。Arrays 類別有一個方法可以實現此目的，即 Arrays.asList()。在它的幫助下，我們以列表的形式獲取數組的內容並將其傳遞給 ArrayList 的建構子：

public static void main(String[] args) {

   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   Cat[] catsArray = {thomas, behemoth, philipp, pushok};

   ArrayList<Cat> catsList = new ArrayList<>(Arrays.asList(catsArray));
   System.out.println(catsList);
}

結論：

[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}, Cat{name='Фorпп Маркович'}, Cat{name='Пушок'}]

您也可以執行相反的操作 - 從 ArrayList 物件取得陣列。為此，請使用 toArray() 方法：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();

   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   Cat[] catsArray = cats.toArray(new Cat[0]);

   System.out.println(Arrays.toString(catsArray));
}

請注意：我們將一個空數組傳遞給 toArray() 方法。這不是一個錯誤。在 ArrayList 類別內部，此方法的實作方式是傳遞空數組以提高其效能。現在，請記住這一點以備將來使用（但您也可以傳輸特定大小，它會起作用）。說到尺寸。可以使用以下方法找到清單的目前大小size()：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();


   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   System.out.println(cats.size());
}

這裡要理解的是，與length陣列屬性不同，ArrayList.size() 方法傳回的正是元素的數量，而不是初始容量，因為我們在建立 ArrayList 時沒有指定它。順便說一下，通常都可以標明的。ArrayList有一個對應的建構子。但它在添加新元素方面的行為不會改變：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>(2);//create an ArrayList with an initial capacity of 2


   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Hippopotamus");
   Cat philipp = new Cat("Philip Markovich");
   Cat pushok = new Cat("Fluff");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   System.out.println(cats.size());
}

控制台輸出：

4

我們創建了一個包含 2 個元素的列表，但是當我們需要它時，它很容易擴展。另外，如果我們最初建立的清單非常小，那麼它就必須更頻繁地進行擴充操作，這會消耗一定的資源。在本次講座中，我們幾乎沒有涉及從 ArrayList 中刪除元素的過程。當然，這並不是因為健忘。這個主題已被分成一個單獨的講座，您可以進一步閱讀:)