動態數組java實現

數組是一種順序存儲的線性表，所有元素的內存地址是連續的。

動態數組相對於一般數組的優勢是可以靈活地添加或刪除元素。而一般數組則受限於固定的內存空間。只能有限的添加元素

動態數組（Dynamic Array）接口設計

◼ int size(); // 元素的數量
◼ boolean isEmpty(); // 是否為空
◼ boolean contains(E element); // 是否包含某個元素
◼ void add(E element); // 添加元素到最后面
◼ E get(int index); // 返回index位置對應的元素
◼ E set(int index, E element); // 設置index位置的元素
◼ void add(int index, E element); // 往index位置添加元素
◼ E remove(int index); // 刪除index位置對應的元素
◼ int indexOf(E element); // 查看元素的位置
◼ void clear(); // 清除所有元素

上代碼：

動態數組類的實現：

public class ArrayList<E> {
	//動態數組至少應該有數組的長度和元素的索引兩個成員變量。
	/**
	 * 元素的數量
	 */
	private int size;
	/**
	 * 所有的元素
	 */
	private E[] elements;
	//在創建數組時要有一個初始的容量，容量的大小根據實際情況確定，避免重復申請或銷毀內存。
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
	//這里用來進行判定
	private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
	
	public ArrayList(int capaticy) {
		//如果實際需要的容量比默認容量小，就使用默認容量
		
		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() {
		//為了使動態數組可以存儲多種類型的元素使用了泛型
		//這樣的話new的數組里每個位置存儲的是元素內存的索引
		//這樣清空的時候需要將每個內存的索引都必須清除
		//否則內存中的元素依然可以被訪問
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			elements[i] = null;
		}
		//動態數組的使用過程中可能會反復的添加或刪除元素，因此沒有必要每次清空元素的時候都銷毀數組所在的內存空間
		//因為申請和銷毀內存空間都是需要時間的
		size = 0;
	}

	/**
	 * 元素的數量
	 * @return
	 */
	public int size() {
		return size;
	}

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

	/**
	 * 是否包含某個元素
	 * @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);
	}

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

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

	/**
	 * 在index位置插入一個元素
	 * @param index
	 * @param element
	 */
	public void add(int index, E element) {
		//加這一行不允許存空值
		//if(element==null)return;
		//在插入元素之前先要判斷輸入的索引位置
		rangeCheckForAdd(index);
		
		ensureCapacity(size + 1);
		
		for (int i = size; i > index; i--) {
			elements[i] = elements[i - 1];
		}
		elements[index] = element;
		size++;
	}

	/**
	 * 刪除index位置的元素
	 * @param index
	 * @return
	 */
	public E remove(int index) {
		rangeCheck(index);
		
		E old = elements[index];
		//需要往前挪的元素是index后一個到數組的最后一個
		for (int i = index + 1; i < size; i++) {
			elements[i - 1] = elements[i];
		}
		//size-1，之后將末尾的元素清空
		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++) {
				//判斷相等的時候使用==是比較內存地址是否相等
				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);
//	}
	
	/**
	 * 保證要有capacity的容量
	 * @param capacity
	 */
	private void ensureCapacity(int capacity) {
		int oldCapacity = elements.length;
		if (oldCapacity >= capacity) return;
		
		// 新容量為舊容量的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 + "擴容為" + 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) {
		//插入元素的時候可以大於數組的現有長度
		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();
	}
}