Java 數組列表

你好！在之前的課程中，我們深入探討了數組並回顧了使用數組的常見示例。在本課中，我們將仔細回顧 Java ArrayList。通常，數組非常方便。而且，正如您已經註意到的那樣，您可以用它們做很多事情 :) 但是數組確實有很多缺點。

• 尺寸有限。在創建數組時，您需要知道數組需要包含多少個元素。如果你低估了，那麼你將沒有足夠的空間。高估，數組將保持半空，這也很糟糕。畢竟，您分配的內存仍然比必要的多。


• 數組沒有添加元素的方法。您必須始終明確指示要添加元素的位置的索引。如果你不小心指定了某個位置的索引被你需要的某個值佔用，它就會被覆蓋。


• 沒有刪除項目的方法。一個值只能被“歸零”。

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("Behemoth");
       cats[2] = new Cat("Lionel Messi");

       cats[1] = null;

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

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

輸出： [Cat{name='Thomas'}, null, Cat{name='Lionel Messi'}] 幸運的是，Java 的創建者很清楚數組的優點和缺點，因此創建了一個非常有趣的數據結構，稱為Java ArrayList。盡可能簡單地說，Java ArrayList是一個具有許多新特性的“增強型”數組。

如何創建數組列表

創建非常容易：

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

現在我們已經創建了一個用於存儲Cat對象 的列表。請注意，我們沒有指定ArrayList的大小，因為它可以自動擴展。這怎麼可能？其實很簡單。您可能會感到驚訝，但Java 中的 ArrayList是建立在一個非常普通的數組之上的：) 是的，它包含一個數組，這就是我們存儲元素的地方。但是Java 中的ArrayList有一種處理該數組的特殊方式：

• 當內部數組被填充時，ArrayList 在內部創建一個新數組。新數組的大小是舊數組的大小乘以 1.5 加 1。


• 所有數據都從舊數組複製到新數組中


• 舊數組由垃圾收集器清理。

這種機制允許Java ArrayList（不同於普通數組）實現添加新元素的方法。這是add()方法

public static void main(String[] args) {

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

新項目被添加到列表的末尾。現在沒有數組溢出的風險，所以這個方法是完全安全的。順便說一句，ArrayList不僅可以通過其索引查找對象，反之亦然：它可以使用引用在 ArrayList 中查找對象的索引！這就是indexOf()方法的用途：我們傳遞一個對我們想要的對象的引用，然後indexOf()返回它的索引：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

輸出： 0 沒錯。我們的thomas對象確實存儲在元素 0 中。數組不僅有缺點。他們也有不容置疑的優勢。其中之一是通過索引搜索元素的能力。因為我們指向一個索引，即指向一個特定的內存地址，所以以這種方式搜索數組非常快。ArrayList也知道怎麼做！get ()方法實現了這個：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

   Cat secondCat = cats.get(1);

   System.out.println(secondCat);
}

輸出： Cat{name='Behemoth'} 此外，您可以輕鬆找出ArrayList是否包含特定對象。這是使用ArrayList contains() 方法完成的：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

該方法檢查ArrayList的內部數組是否包含該元素，並返回一個布爾值（真或假）。輸出： false 還有一個關於插入的重要事情。 ArrayList使您不僅可以在數組末尾而且可以在任何位置使用索引來插入元素。 它有兩種方法：

• ArrayList添加（整數索引，Cat 元素）
• ArrayList set(int 索引, Cat 元素)

作為參數，這兩種方法都採用您要插入的位置的索引，以及對對象本身的引用。不同之處在於使用set()插入會覆蓋舊值。使用add()插入首先將 [index] 中的所有元素移動一個到數組的末尾，然後將指定的對象添加到生成的空位置。

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("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

   cats.set(0, lionel);// Now we have a list of 2 cats. Adding a 3rd using set

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

輸出： [[Cat{name='Thomas'}, Cat{name='Behemoth'}] [Cat{name='Lionel Messi'}, Cat{name='Behemoth'}] 我們有一個包含 2 隻貓的列表 。然後我們使用set()方法插入另一個作為元素 0 。結果，舊元素已被新元素替換。

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

   cats.add(0, lionel);// Now we have a list of 2 cats. Adding a 3rd using add

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

在這裡我們看到add() 的工作方式不同。它將所有元素向右移動，然後將新值寫入元素 0。輸出： [Cat{name='Thomas'}, Cat{name='Behemoth'}] [Cat{name='Lionel Messi'}, Cat{name='Thomas'}, Cat{name='Behemoth'}] 要完全清除列表，我們使用clear()方法：

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

   cats.clear();

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

輸出： [] 一切都從列表中刪除。順便說一下，請注意：與數組不同，ArrayList重寫了toString()方法並且已經將列表適當地顯示為字符串。對於普通數組，我們必須為此使用Arrays類。由於我提到了Arrays：Java 讓您可以輕鬆地在數組和ArrayList之間“切換” ，即將一個轉換為另一個。Arrays類為此提供了Arrays.asList()方法。我們用它來獲取內容作為數組並將它們傳遞給我們的ArrayList構造函數：

public static void main(String[] args) {

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


   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

   Cat[] catsArray = {thomas, behemoth, lionel, fluffy};

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

輸出： [Cat{name='Thomas'}, Cat{name='Behemoth'}, Cat{name='Lionel Messi'}, Cat{name='Fluffy'}] 也可以反方向走： get來自ArrayList對象的數組。我們使用toArray()方法來做到這一點：

public static void main(String[] args) {

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

   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

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

注意：我們向toArray()方法 傳遞了一個空數組。這不是錯誤。在ArrayList類中，此方法的實現方式是傳遞一個空數組以提高其性能。請記住這一點以備將來使用（當然，您可以傳遞某個特定大小的數組；這也可以）。哦，關於大小。可以使用size()方法找到列表的當前大小：

public static void main(String[] args) {

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


   Cat thomas = new Cat("Thomas");
   Cat behemoth = new Cat("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

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

重要的是要理解，與數組的長度屬性不同，ArrayList.size()方法返回元素的實際數量，而不是原始容量。畢竟，我們在創建 ArrayList 時沒有指定大小。但是，您可以指定它——ArrayList有一個合適的構造函數。但就添加新元素而言，這不會改變其行為：

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("Behemoth");
   Cat lionel = new Cat("Lionel Messi");
   Cat fluffy = new Cat ("Fluffy");

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

   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，但它會在我們需要時悄悄擴展。另一個考慮是，如果我們最初創建一個非常小的列表，它將不得不更頻繁地擴展，這將使用一些資源。在本課中，我們幾乎沒有涉及從ArrayList中刪除元素的過程。當然，這並不是因為我們忘記了它。我們已將此主題放入您稍後會遇到的單獨課程中:) 為了鞏固您所學的知識，我們建議您觀看我們的 Java 課程中的視頻課程