Java 自定义动态数组方式

Java自定义动态数组

1、静态数组向动态数组转变

（1）静态数组，数组空间固定长度

这个数组空间总长为4，如果此时新插入一个数据就会报数组空间不足

（2）静态数组如何转变成动态数组

第一步：创建一个空间是data数组两倍的newData数组（扩容）；

第二步：把data数组中的元素全部赋值到newData数组；

2、数组扩容程序

// 数组扩容
private void resize(int newCapacity){
  E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    newData[i] = data[i];
  }
  data = newData;
}

数组添加元素：数组空间不够就会扩容（原来空间2倍）

  // 数组指定位置添加元素
  public void add(int index, E e) {
//    if (size == data.length)
//      throw new IllegalArgumentException("Add failed.Array is full.");
    if (index < 0 || index > size)
      throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size");
    if (size == data.length)
      resize(2 * data.length);
    for (int i = size - 1; i >= index; i--)
      data[i + 1] = data[i];
    data[index] = e;
    size++;
  }

数组删除元素：数组空间空闲太大就会缩容（原来空间的1/2）

// 从数组中删除index位置的元素，返回删除的元素
public E remove(int index) {
  if (index < 0 || index >= size) {
    throw new IllegalArgumentException("Remove failed.Index is illegal");
  }
  E ret = data[index];
  for (int i = index + 1; i < size; i++) {
    data[i - 1] = data[i];
  }
  size--;
  // loitering objects != memory leak 手动释放内存空间
  data[size] = null;
  if(size == data.length / 2) {
    resize(data.length / 2);
  }
  return ret;
}

3、数组整体代码

public class Array<E> {
  // 定义数组变量，data.length表示数组容量capacity
  private E[] data;
  // 定义数组中存放数据大小
  private int size;
  // 有参构造方法，传入数组的容量capacity构造动态数组
  public Array(int capacity) {
    data = (E[])new Object[capacity];
    size = 0;
  }
  // 无参构造方法，默认初始容量为capacity=10
  public Array() {
    this(10);
  }
  // 获取数组中元素个数
  public int getSize() {
    return size;
  }
  // 获取数组的容量
  public int getCapacity() {
    return data.length;
  }
  // 判断数组是否为空
  public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
  }
/*  // 在数组末尾添加元素
  public void addLast(E e) {
    if (size == data.length)
      throw new IllegalArgumentException("AddLast failed.Array is full.");
    data[size] = e;
    size++;
  }*/
  // 在数组末尾添加元素（复用add方法）
  public void addLast(E e) {
    add(size, e);
  }
  // 在数组头部添加元素（复用add方法）
  public void addFirst(E e) {
    add(0, e);
  }
  // 数组指定位置添加元素
  public void add(int index, E e) {
//    if (size == data.length)
//      throw new IllegalArgumentException("Add failed.Array is full.");
    if (index < 0 || index > size)
      throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size");
    if (size == data.length)
      resize(2 * data.length);
    for (int i = size - 1; i >= index; i--)
      data[i + 1] = data[i];
    data[index] = e;
    size++;
  }
  // 获取index索引位置的元素
  public E get(int index) {
    if (index < 0) {
      throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal.");
    }
    return data[index];
  }
  // 修改index索引位置的元素
  public void set(int index, E e) {
    if (index < 0 || index >= size) {
      throw new IllegalArgumentException("Set failed.Index is illegal.");
    }
    data[index] = e;
  }
  // 查找数组中是否存在元素e
  public boolean contains(E e) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      if (data[i] == e) {
        return true;
      }
    }
    return false;
  }
  // 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
  public int find(E e) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      if (data[i] == e) {
        return i;
      }
    }
    return -1;
  }
  // 从数组中删除index位置的元素，返回删除的元素
  public E remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
      throw new IllegalArgumentException("Remove failed.Index is illegal");
    }
    E ret = data[index];
    for (int i = index + 1; i < size; i++) {
      data[i - 1] = data[i];
    }
    size--;
    // loitering objects != memory leak 手动释放内存空间
    data[size] = null;
    if(size == data.length / 2) {
      resize(data.length / 2);
    }
    return ret;
  }
  // 删除数组第一个元素，返回删除的元素
  public E removeFirst() {
    return remove(0);
  }
  // 删除数组最后一个元素
  public E removeLast() {
    return remove(size - 1);
  }
  // 删除数组中指定元素e
  public void removeElement(E e) {
    int index = find(e);
    if (index != -1) {
      remove(index);
    }
  }
  // 数组扩容
  private void resize(int newCapacity){
    E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      newData[i] = data[i];
    }
    data = newData;
  }
  // 重写父类toString()方法
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length));
    sb.append('[');
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      sb.append(data[i]);
      if (i != size - 1) {
        sb.append(',');
      }
    }
    sb.append(']');
    return sb.toString();
  }
}

4、数组测试代码

public class ArrayTest {
  public static void main(String[] args) {
    // 测试toString()方法
    Array<Integer> arr = new Array(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      // 测试addLast(int e)方法
      arr.addLast(i);
    }
    System.out.println("添加数组元素：");
    System.out.println(arr);
    // 测试add(int index, int e)方法
    arr.add(1, 200);
    System.out.println("在数组指定索引位置插入元素e：");
    System.out.println(arr);
    // 测试addFirst(int e)方法
    arr.addFirst(-10);
    System.out.println("在数组头部位置插入元素e：");
    System.out.println(arr);
  }
}

测试结果如下所示：初始化数组空间大小为10，第一次插入10个元素到数组之后，然后再添加一个元素，此时数组会扩容为原来空间的两倍。

添加数组元素：

Array: size = 10 , capacity = 10
[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

在数组指定索引位置插入元素e：

Array: size = 11 , capacity = 20
[0,200,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

在数组头部位置插入元素e：

Array: size = 12 , capacity = 20

补充：Java静态数组和动态数组的定义方式

数组的定义方式

静态：

//简化语法常用 定义和初始化同步完成
int [] a = {5,2,6,4,10};

动态：

//数组的定义和初始化同时完成，使用动态初始化语法
int[] prices = new int[5];

补充：

//初始化数组时元素的类型是定义数组时元素类型的子类
Object[] books = new String[4];

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持自学编程网。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。

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