Колекції в Java: ArrayList

1. Клас ArrayList

Сьогодні ми вивчимо клас ArrayList. Це перший клас із так званих колекцій. Колекції в Java — настільки ємка й корисна річ, що їм присвячено цілий квест на JavaRush.

Щоб повністю зрозуміти, як влаштовано колекції, і опанувати всі особливості роботи з ними, потрібно спочатку вивчити ООП, інтерфейси, успадкування, ази багатонитковості й багато іншого.

Тому сьогодні ми просто ознайомимося з найпростішої колекцією, натомість на досить глибокому рівні, щоб ви розуміли, як нею користуватися та як вона працює. Отже, зустрічайте: колекція ArrayList.

Передісторія

Почну з невеличкої передісторії. Програмістам дуже не подобалася одна властивість масиву — його розмір не можна змінювати. Що робити, якщо потрібно зберегти в масиві ще три елементи, а вільне місце лише одне?

Єдиним розв'язанням проблеми браку місця в масиві було створення масиву дуже великого розміру, щоб усі елементи туди точно вмістилися. Проте це часто спричиняло нераціональні витрати пам'яті. Якщо зазвичай у масиві зберігалося два-три елементи, але існувала хоча б мізерна ймовірність, що їх там буде 100, доводилося створювати масив на 100 елементів.

І що ж придумали програмісти? Вони написали клас ArrayList (масив-список), який виконував ту саму роботу, що й Array (масив), але міг змінювати свій розмір.

Клас ArrayList

Сама назва ArrayList походить від двох слів: Array + List. Array — це масив, а List — список.

Усередині кожного об'єкта типу ArrayList зберігається звичайний масив елементів. Коли ви зчитуєте елементи з ArrayList, він зчитує їх зі свого внутрішнього масиву. Коли записуєте — записує їх у внутрішній масив.

У класу ArrayList відсутні всі недоліки, притаманні масивам. Він уміє:

• Зберігати елементи певного типу
• Динамічно змінювати розмір списку
• Додавати елементи в кінець списку
• Вставляти елементи в початок і в середину списку
• Видаляти елементи з будь-якого місця списку

Докладніше — нижче:

2. Створення об’єкта ArrayList

Щоб створити об'єкт класу ArrayList, потрібно написати отакий код:

ArrayList<Тип> ім'я = new ArrayList<Тип>();

де ArrayList — це тип/клас колекції, Тип — це тип елементів, які зберігаються в колекції ArrayList, а ім'я — це ім'я змінної типу ArrayList<Тип>.

Тип змінної ім'я складений — він складається аж із двох типів: спочатку вказують тип колекції, а в трикутних дужках — тип елементів, які ця колекція зберігає.

Приклади:

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

ArrayList<Double> list = new ArrayList<Double>();

Колекції, на відміну від масивів, не можуть зберігати примітивні типи: тільки типи-класи. Тому якщо вам потрібна колекція зі значеннями типу int, використовуйте замість нього клас-обгортку — Integer.

3. Операції з ArrayList

Спочатку довжина щойно створеного списку дорівнює нулю: він містить 0 елементів. Якщо до списку додати один елемент, довжина списку збільшиться на 1. Якщо видалити доданий елемент, довжина знову зменшиться до нуля.

Докладніше дізнатися про методи класу ArrayList можна з таблиці:

void add(тип value)

void add(int index, тип value)

тип get(int index)

void set(int index, тип value)

тип remove(int index)

boolean remove(тип value)

void clear()

boolean contains(тип value)

boolean isEmpty()

int size()

тип[] toArray(тип[] array)

Ці методи дають змогу виконувати зі списком практично всі можливі операції: міняти елементи місцями, додавати елементи, видаляти елементи. Можна навіть очистити список за допомогою однієї команди або перетворити список на масив.

4. Порівняння ArrayList і Array

Гадаю, без порівняння ArrayList і масиву нам не обійтися.

Фактично з масивом можна виконувати лише 4 дії:

• Створення масиву
• Отримання елемента за номером
• Встановлення елемента в масиві за номером
• Отримання довжини масиву

Ось аналоги операцій у масиві та в ArrayList:

String[] array = new String[10];

ArrayList<String> list = new  ArrayList<String>();

String s = array[0];

String s = list.get(0);

array[0] = "Бувай";

list.set(0, "Бувай");

int count = array.length;

int count = list.size();

Порівняймо роботу ArrayList і роботу з масивом. Для прикладу розв'яжімо таку задачу: «Ввести 10 рядків з клавіатури й вивести їх на екран у зворотному порядку».

Scanner console = new Scanner(System.in);

// введення рядків з клавіатури
String[] list = new String[10];

for (int i = 0; i < list.length; i++)
{
    String s = console.nextLine();
    list[i] = s;
}

// виведення вмісту масиву на екран
for (int i = 0; i < list.length; i++)
{
    int j = list.length - i - 1;
    System.out.println(list[j]);
}

Scanner console = new Scanner(System.in);

// введення рядків з клавіатури
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    String s = console.nextLine();
    list.add(s);
}

// виведення вмісту колекції на екран
for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{
    int j = list.size() - i - 1;
    System.out.println(list.get(j));
}

Загалом можна провести точну аналогію, причому в масиві все виглядає нібито коротше й зрозуміліше. Але й в ArrayList не надто складно: отримати елемент — метод get(), змінити елемент — метод set(), отримати довжину списку — метод size().

Тож навіщо програмісти використовують клас ArrayList?

Звичайно ж, основна причина в інших методах, яких у масиву немає й не буде:

• Додавання елемента до списку
• Додавання елемента в середину списку
• Пошук елемента в списку
• Видалення елемента зі списку