封装数组之动态数组实现

前言：在此之前，我们封装的数组属于静态数组，也即数组空间固定长度，对于固定长度的数组当元素超过容量时会报数组空间不足。为了能更好的使用数组，我们来实现一个可以自动扩充容量的数组。
实现思路：
1.当数组容量达到事先定义值时创建一个空间是data数组两倍的newData数组（扩容）；
2.把data数组中的元素全部赋值到newData数组中；
3.把data数组重新执行newData数组。
一、定义核心扩容方法

// 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;
}

二、改进之前的数组添加元素方法（数组空间不够时自动扩容 --原理空间的2倍）

//在第index个位置插入一个新元素
    public void add(int index, E e) {
        //(1)判断当前需要插入值的位置是否合理，合理则转入(3),否则抛出位置不合法异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //(2)先判断当前数组容量是否已满，满则进行容量扩充
        if (size == data.length)
            resize(data.length * 2);


        //将index位置之后的元素往后依次移动一位
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            //(3)将index之后的元素依次往后移动一位，然后将新元素插入到index位置
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = e;
        //(4)维护size值
        size++;
    }

三、改进之前的数组删除元素方法（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) {
        //1.判断索引的选择是否合法
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //2.先存储需要删除的索引对应的值
        E ret = data[index];

        //将索引为index之后（index）的元素依次向前移动
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            //3.执行删除--实质为索引为index之后（index）的元素依次向前移动，将元素覆盖
            data[i - 1] = data[i];
        }
        //4.维护size变量
        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);
        }
        //5.返回被删除的元素
        return ret;
    }

通过以上，我们就可以实现一个动态的数组。
测试一下改进后的代码：
1.测试addLast()

DynamicArray<Integer> arr=new  DynamicArray<Integer>(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            arr.addLast(i);
        }
        System.out.println("添加数组元素：");
        System.out.println(arr);

结果为：

image.png
2.测试add(int index,E e)方法

 arr.add(1, 100);
 System.out.println("在数组指定索引位置插入元素e：");
 System.out.println(arr);

结果：

image.png
现在数组已经从刚才定义的容量为10个变为了容量为20个，数组中元素为11个，为此实现了数组扩容。
3.测试removeLast()方法

System.out.println("删除数组最后一个元素：");
   arr.removeLast();
  System.out.println(arr);

结果为：

image.png
此时我们可以看出，删除一个元素之后，数组容量又从新变为了10个,这样可以节省我们的内存。
此小节到此为止，若你喜欢，关注我，我们一起加油！

本节所有代码：

/**
 * 3.动态数组
 * 数组容量可变
 */


public class DynamicArray<E> {
    //使用private 的目的是防止用户从外界修改，造成数据不一致
    private E[] data;
    private int size;//数组中元素个数

    //构造函数，传入数组的容量capacity构造Array函数
    public DynamicArray(int capacity) {
        data = (E[]) new Object[capacity];//泛型不能直接实例化
        size = 0;
    }

    //无参构造函数，默认数组的容量capacity=10
    public DynamicArray() {
        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;
    }

    //获取数据是否为空
    public boolean iEmpty() {
        return size == 0;
    }

    //向所有元素后添加元素
    public void addLast(E e) {
        add(size, e);//size表示此时的最后一个元素
    }

    //在所有元素之前添加一个新元素
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);//0表示第一个位置
    }

    //在第index个位置插入一个新元素
    public void add(int index, E e) {
        //(1)判断当前需要插入值的位置是否合理，合理则转入(3),否则抛出位置不合法异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //(2)先判断当前数组容量是否已满，满则进行容量扩充
        if (size == data.length)
            resize(data.length * 2);


        //将index位置之后的元素往后依次移动一位
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            //(3)将index之后的元素依次往后移动一位，然后将新元素插入到index位置
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = e;
        //(4)维护size值
        size++;
    }

    //获取index索引位置的元素
    public E get(int index) {
        //(1)判断当前需要插入值的位置是否合理，合理则转入(2),否则抛出位置不合法异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //(2)返回索引index对应的值
        return data[index];
    }

    //获取最后一个元素
    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    //获取第一个元素
    public E getFirst() {
        return get(0);
    }
    //修改index索引位置的元素为e
    void set(int index, E e) {
        //(1)判断当前需要插入值的位置是否合理，合理则转入(2),否则抛出位置不合法异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //(2)修改索引index对应的值
        data[index] = e;
    }

    //查找数组中是否包含元素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（只是一个），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) {
        //1.判断索引的选择是否合法
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法");

        //2.先存储需要删除的索引对应的值
        E ret = data[index];

        //将索引为index之后（index）的元素依次向前移动
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            //3.执行删除--实质为索引为index之后（index）的元素依次向前移动，将元素覆盖
            data[i - 1] = data[i];
        }
        //4.维护size变量
        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);
        }
        //5.返回被删除的元素
        return ret;
    }

    //从数组中删除第一个元素，返回删除的元素
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    //从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    //从数组中删除元素（只是删除一个）
    public void removeElement(E e) {
        int index = find(e);
        if (index != -1)
            remove(index);
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array:size=%d, capacity=%d\n", size, data.length));
        res.append('[');
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            res.append(data[i]);
            if (i != size - 1) {
                res.append(",");
            }
        }
        res.append(']');
        return res.toString();
    }

}

测试代码：

public class test {
    public static void main(String[] args) {

        DynamicArray<Integer> arr=new  DynamicArray<Integer>(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {

            arr.addLast(i);
        }
        System.out.println("添加数组元素：");
        System.out.println(arr);

        arr.add(1, 100);
        System.out.println("在数组指定索引位置插入元素e：");
        System.out.println(arr);

        System.out.println("删除数组最后一个元素：");
        arr.removeLast();
        System.out.println(arr);

    }
}