Java动态数组（一）前提概要创建动态数组泛型基本数据类型的封装类常用操作方法与静态数组的方法对比下期预告前提概要在《C 语言实现数组动态扩容》一文中，我们已经介绍了 C 语言中数组动态扩容的实现方式。实际上，在 Java 中同样可以实现类似的效果。必备知识：Java数组创建动态数组在 Java 中，我们不需要像在 C 语言中那样手动分配内存。Java 已经为我们提供了现成的动态数组实现 ——ArrayList，它是一个可以自动扩容的“可变长数组”。它的底层原理其实并不复杂：本质上依然是一个普通数组；当元素装满后，会自动申请一个更大的数组，并将原数组中的元素复制过去；因此，我们只需关心“往里添加元素”，而无需担心容量是否足够。创建ArrayList的示例代码如下（第一行import是把ArrayList这个类引入当前文件，不要忘记加！）：importjava.util.ArrayList;ArrayList<String>list1=newArrayList<>();下面逐段拆解这行代码：ArrayList：类名，表示“动态数组”这个现成的类。<String>：泛型，表示该列表只能存储String类型的元素。指定<String>后，如果执行list.add(100)，编译器会直接报错。如果不写泛型（如ArrayList list2 = new ArrayList<>()），则列表可以存储任意类型的元素。new ArrayList<>()：创建对象。后面的<>中无需再次指定类型，编译器会自动推断。()里还可以传一个整数，比如new ArrayList<>(20)，用来设置初始容量，表示一开始先预留 20 个存储位置；如果已经知道大概要存多少个元素，提前设置可以减少自动扩容次数。不传也没关系，默认会自动处理，后续元素超出容量时仍然会自动扩容。泛型ArrayList<String>中的<String>就叫“泛型”，它用来限定这个动态数组只能存放哪一种类型的数据。除了String，你还可以根据实际需要指定其他类型，例如：ArrayList<Integer>：只能存放整数；ArrayList<Double>：只能存放小数；注意：尖括号里不能写基本类型，比如int，必须写成对应的包装类Integer。基本数据类型的封装类Java 有 8 种基本数据类型，但它们都是关键字，不是一个真正的类。为了让基本类型也能像对象一样使用，比如存进集合、调用方法等，Java 针对每种基本数据类型都定义了对应的类，这些类统称为「封装类」。常见对应关系如下：int→Integer（整型 → 整数封装类）byte→Byte（字节型 → 字节封装类）long→Long（长整型 → 长整型封装类）float→Float（单精度浮点型 → 单精度浮点封装类）double→Double（双精度浮点型 → 双精度浮点封装类）自动装箱与自动拆箱一般情况下，使用int和Integer没有明显区别，这主要依赖自动装箱和自动拆箱：inta=100;// 自动装箱：把一个普通整数变量，存入 Integer 对象变量中Integera1=a;// 自动拆箱：把 Integer 对象变量转为基本类型整数变量inta2=a1;封装类的独特优势封装类最大的好处就是：它本质是一个真正的类，可以直接调用现成的方法。基本类型只是一个数据，比如：inta=100;// 在这里敲 a. 不会弹出任何方法，因为 int 不是对象而换成封装类之后：Integerb=100;// 在这里敲 b. 会弹出一堆现成的方法，直接用就行下面按用途把常用的方法整理成几类。1. 字符串和数字互相转换Integer.parseInt("250")：把“字符串形式的数字”转成真正的数字，常用于处理用户输入、文件读取等场景。b.toString()：把Integer对象转回字符串，例如b.toString()会得到"100"。intnum=Integer.parseInt("250");// 字符串 "250" 变成数字 250Strings=b.toString();// Integer 对象变成字符串 "100"2. 比较大小、取最大值/最小值Integer.max(10, 20)：返回两个数中的较大值，例如结果是20。Integer.min(10, 20)：返回两个数中的较小值，例如结果是10。b.compareTo(200)：比较b和200的大小，返回一个int类型的结果：结果为-1表示b比200小，等于0表示两者相等，结果为1表示b比200大。3. 类型转换b.intValue()：把Integer对象转成int基本类型。b.doubleValue()：把Integer对象转成double基本类型。4. 获取常量或边界值Integer.MAX_VALUE：直接获取int的最大值2147483647。同理，Integer.MIN_VALUE可以获取int的最小值。5. 进制转换Integer.toBinaryString(10)：把十进制整数10转成二进制字符串，结果是"1010"。inta=10;Stringbin=Integer.toBinaryString(a);// 得到 "1010"使用注意事项定义List这类集合时，泛型必须写Integer，不能写int。比较两个Integer时，建议使用equals()而不是==。因为==比较的是对象地址，equals()比较的才是具体内容。例如：Integerb1=1828;Integerb2=1828;System.out.println(b1==b2);// false，超出缓存范围后比较的是对象地址System.out.println(b1.equals(b2));// true，比较的是具体内容// 定义 List 时，泛型使用 IntegerArrayList<Integer>list2=newArrayList<>();常用操作方法ArrayList的常用方法可以按「增删改查」来记忆。下面先用一张表快速浏览，再配合一段示例代码。操作代码说明添加list.add("abc")添加到末尾插入list.add(0, "abc")插入到指定位置，原有元素会向后移获取list.get(0)取第 0 个元素，索引从 0 开始修改list.set(0, "xyz")把第 0 个元素换成"xyz"删除list.remove(0)删除第 0 个元素按内容删除list.remove("abc")删除第一个值为"abc"的元素清空list.clear()删除全部元素，但集合对象还在长度list.size()获取元素个数，注意不是数组的length是否为空list.isEmpty()没有元素时返回true是否包含list.contains("abc")是否包含该元素，返回true或false查找位置list.indexOf("abc")返回第一次出现的位置，不存在时返回-1与静态数组的方法对比静态数组创建后长度固定，也没有add()、remove()这些方法；ArrayList因为是真正的类，所以几乎所有操作都可以“点方法”完成。下面把同一个需求放到一起对比：需求静态数组写法ArrayList写法创建容器String[] arr = new String[3];ArrayList<String> list = new ArrayList<>();添加元素arr[0] = "abc";list.add("abc");插入元素需要手写移动逻辑，很麻烦list.add(0, "top");获取元素arr[0]list.get(0)修改元素arr[0] = "xyz";list.set(0, "xyz");删除元素arr[0] = null;（只是置空，不是真正删除）list.remove(0);获取长度arr.length（没有括号，是属性）list.size()（有括号，是方法）是否包含需要自己写循环判断list.contains("abc");是否为空需要自己判断arr.length == 0list.isEmpty();从表中可以看到两个关键区别：静态数组的长度是固定的，创建时就要指定大小；ArrayList会自动扩容，添加元素时不用提前考虑容量。静态数组通过“下标 + 赋值”操作，ArrayList通过方法调用操作：数组有length属性，ArrayList用size()方法；ArrayList还能直接调用add()、remove()、contains()等现成方法。关于「打印」和「排序」，两者都能做到，但写法不一样，而且不是都能直接toString打印出内容。1. 打印内容：toString()ArrayList重写了toString()，直接打印就能看到元素内容：ArrayList<String>list=newArrayList<>();list.add("张三");list.add("李四");System.out.println(list);// [张三, 李四]静态数组不能直接打印出内容，直接打印会得到类似[Ljava.lang.String;@1b6d3586这样的“类型@地址”。要查看元素内容，需要使用Arrays.toString()，并且记得在文件开头导入java.util.Arrays：importjava.util.Arrays;String[]arr={"张三","李四"};System.out.println(arr);// [Ljava.lang.String;@1b6d3586，看不到内容System.out.println(Arrays.toString(arr));// [张三, 李四]2. 排序：sort()排序，就是把容器里的元素按从小到大的顺序重新排列。静态数组和ArrayList都支持排序，调用排序方法后，原容器里的内容会被直接改变，方法本身不需要接收返回值。静态数组：使用Arrays.sort()Arrays是专门为数组提供辅助功能的工具类，排序前需要先在文件开头导入：importjava.util.Arrays;排序时直接把数组传进去即可，默认按从小到大（升序）排列：int[]arr={3,1,2};Arrays.sort(arr);// 默认从小到大System.out.println(Arrays.toString(arr));// [1, 2, 3]Arrays.sort(arr)没有返回值，调用结束后arr本身已经被重新排列；打印时仍然要使用Arrays.toString()，直接打印arr依然看不到元素内容。ArrayList：使用Collections.sort()或list.sort()ArrayList是集合，排序有两种常见写法，效果完全一样，默认都是升序。第一种，使用集合工具类Collections，同样需要先导入：importjava.util.Collections;Collections.sort(list);// 默认从小到大第二种，直接调用ArrayList自带的sort()方法（Java 8 及以上可用），括号里传null表示按照“自然顺序”排序，也就是默认升序：list.sort(null);// 与 Collections.sort(list) 等价，默认升序完整示例如下：importjava.util.ArrayList;importjava.util.Collections;ArrayList<Integer>list=newArrayList<>();list.add(3);list.add(1);list.add(2);Collections.sort(list);// 也可以写成 list.sort(null);System.out.println(list);// [1, 2, 3]注意：ArrayList重写了toString()，所以排序完成后直接System.out.println(list)就能看到[1, 2, 3]这样的内容，不需要再做额外转换。下期预告虽然ArrayList已经帮我们实现了自动扩容，日常使用非常方便，但在一些比赛场景（例如蓝桥杯）中，还是要留意 JDK 版本带来的限制。这里先纠正一个常见误解：并不是低版本 JDK 用不了ArrayList。ArrayList从很早期的 JDK 1.2 就已经存在，它本身不是新特性。真正的差别在于：不同 JDK 版本下，能用的方法不一样。以排序为例：list.sort(null);// JDK 8 及以上才能使用Collections.sort(list);// 老版本 JDK 也能使用List接口自带的sort()方法是 Java 8 才加入的。如果比赛环境使用的是 JDK 7 或更早版本，写list.sort(null)会编译不通过，只能改用Collections.sort(list)。蓝桥杯等比赛的历史环境普遍比较保守，很长一段时间使用的是 JDK 1.6、1.7、1.8 这样的老版本，而不是最新 JDK。因此，一些新语法、新方法在比赛中可能会“水土不服”。正因如此，下一期我们会回到底层，用最基础的语法手写一个“自动扩容的数组”，不依赖某个新版本才有的特性。这样即使换到低版本比赛环境，代码也能稳定运行，同时还能真正搞懂ArrayList自动扩容背后的原理。
Java动态数组（一）前提概要创建动态数组泛型基本数据类型的封装类常用操作方法与静态数组的方法对比下期预告前提概要在《C 语言实现数组动态扩容》一文中，我们已经介绍了 C 语言中数组动态扩容的实现方式。实际上，在 Java 中同样可以实现类似的效果。必备知识：Java数组创建动态数组在 Java 中，我们不需要像在 C 语言中那样手动分配内存。Java 已经为我们提供了现成的动态数组实现 ——ArrayList，它是一个可以自动扩容的“可变长数组”。它的底层原理其实并不复杂：本质上依然是一个普通数组；当元素装满后，会自动申请一个更大的数组，并将原数组中的元素复制过去；因此，我们只需关心“往里添加元素”，而无需担心容量是否足够。创建ArrayList的示例代码如下（第一行import是把ArrayList这个类引入当前文件，不要忘记加！）：importjava.util.ArrayList;ArrayList<String>list1=newArrayList<>();下面逐段拆解这行代码：ArrayList：类名，表示“动态数组”这个现成的类。<String>：泛型，表示该列表只能存储String类型的元素。指定<String>后，如果执行list.add(100)，编译器会直接报错。如果不写泛型（如ArrayList list2 = new ArrayList<>()），则列表可以存储任意类型的元素。new ArrayList<>()：创建对象。后面的<>中无需再次指定类型，编译器会自动推断。()里还可以传一个整数，比如new ArrayList<>(20)，用来设置初始容量，表示一开始先预留 20 个存储位置；如果已经知道大概要存多少个元素，提前设置可以减少自动扩容次数。不传也没关系，默认会自动处理，后续元素超出容量时仍然会自动扩容。泛型ArrayList<String>中的<String>就叫“泛型”，它用来限定这个动态数组只能存放哪一种类型的数据。除了String，你还可以根据实际需要指定其他类型，例如：ArrayList<Integer>：只能存放整数；ArrayList<Double>：只能存放小数；注意：尖括号里不能写基本类型，比如int，必须写成对应的包装类Integer。基本数据类型的封装类Java 有 8 种基本数据类型，但它们都是关键字，不是一个真正的类。为了让基本类型也能像对象一样使用，比如存进集合、调用方法等，Java 针对每种基本数据类型都定义了对应的类，这些类统称为「封装类」。常见对应关系如下：int→Integer（整型 → 整数封装类）byte→Byte（字节型 → 字节封装类）long→Long（长整型 → 长整型封装类）float→Float（单精度浮点型 → 单精度浮点封装类）double→Double（双精度浮点型 → 双精度浮点封装类）自动装箱与自动拆箱一般情况下，使用int和Integer没有明显区别，这主要依赖自动装箱和自动拆箱：inta=100;// 自动装箱：把一个普通整数变量，存入 Integer 对象变量中Integera1=a;// 自动拆箱：把 Integer 对象变量转为基本类型整数变量inta2=a1;封装类的独特优势封装类最大的好处就是：它本质是一个真正的类，可以直接调用现成的方法。基本类型只是一个数据，比如：inta=100;// 在这里敲 a. 不会弹出任何方法，因为 int 不是对象而换成封装类之后：Integerb=100;// 在这里敲 b. 会弹出一堆现成的方法，直接用就行下面按用途把常用的方法整理成几类。1. 字符串和数字互相转换Integer.parseInt("250")：把“字符串形式的数字”转成真正的数字，常用于处理用户输入、文件读取等场景。b.toString()：把Integer对象转回字符串，例如b.toString()会得到"100"。intnum=Integer.parseInt("250");// 字符串 "250" 变成数字 250Strings=b.toString();// Integer 对象变成字符串 "100"2. 比较大小、取最大值/最小值Integer.max(10, 20)：返回两个数中的较大值，例如结果是20。Integer.min(10, 20)：返回两个数中的较小值，例如结果是10。b.compareTo(200)：比较b和200的大小，返回一个int类型的结果：结果为-1表示b比200小，等于0表示两者相等，结果为1表示b比200大。3. 类型转换b.intValue()：把Integer对象转成int基本类型。b.doubleValue()：把Integer对象转成double基本类型。4. 获取常量或边界值Integer.MAX_VALUE：直接获取int的最大值2147483647。同理，Integer.MIN_VALUE可以获取int的最小值。5. 进制转换Integer.toBinaryString(10)：把十进制整数10转成二进制字符串，结果是"1010"。inta=10;Stringbin=Integer.toBinaryString(a);// 得到 "1010"使用注意事项定义List这类集合时，泛型必须写Integer，不能写int。比较两个Integer时，建议使用equals()而不是==。因为==比较的是对象地址，equals()比较的才是具体内容。例如：Integerb1=1828;Integerb2=1828;System.out.println(b1==b2);// false，超出缓存范围后比较的是对象地址System.out.println(b1.equals(b2));// true，比较的是具体内容// 定义 List 时，泛型使用 IntegerArrayList<Integer>list2=newArrayList<>();常用操作方法ArrayList的常用方法可以按「增删改查」来记忆。下面先用一张表快速浏览，再配合一段示例代码。操作代码说明添加list.add("abc")添加到末尾插入list.add(0, "abc")插入到指定位置，原有元素会向后移获取list.get(0)取第 0 个元素，索引从 0 开始修改list.set(0, "xyz")把第 0 个元素换成"xyz"删除list.remove(0)删除第 0 个元素按内容删除list.remove("abc")删除第一个值为"abc"的元素清空list.clear()删除全部元素，但集合对象还在长度list.size()获取元素个数，注意不是数组的length是否为空list.isEmpty()没有元素时返回true是否包含list.contains("abc")是否包含该元素，返回true或false查找位置list.indexOf("abc")返回第一次出现的位置，不存在时返回-1与静态数组的方法对比静态数组创建后长度固定，也没有add()、remove()这些方法；ArrayList因为是真正的类，所以几乎所有操作都可以“点方法”完成。下面把同一个需求放到一起对比：需求静态数组写法ArrayList写法创建容器String[] arr = new String[3];ArrayList<String> list = new ArrayList<>();添加元素arr[0] = "abc";list.add("abc");插入元素需要手写移动逻辑，很麻烦list.add(0, "top");获取元素arr[0]list.get(0)修改元素arr[0] = "xyz";list.set(0, "xyz");删除元素arr[0] = null;（只是置空，不是真正删除）list.remove(0);获取长度arr.length（没有括号，是属性）list.size()（有括号，是方法）是否包含需要自己写循环判断list.contains("abc");是否为空需要自己判断arr.length == 0list.isEmpty();从表中可以看到两个关键区别：静态数组的长度是固定的，创建时就要指定大小；ArrayList会自动扩容，添加元素时不用提前考虑容量。静态数组通过“下标 + 赋值”操作，ArrayList通过方法调用操作：数组有length属性，ArrayList用size()方法；ArrayList还能直接调用add()、remove()、contains()等现成方法。关于「打印」和「排序」，两者都能做到，但写法不一样，而且不是都能直接toString打印出内容。1. 打印内容：toString()ArrayList重写了toString()，直接打印就能看到元素内容：ArrayList<String>list=newArrayList<>();list.add("张三");list.add("李四");System.out.println(list);// [张三, 李四]静态数组不能直接打印出内容，直接打印会得到类似[Ljava.lang.String;@1b6d3586这样的“类型@地址”。要查看元素内容，需要使用Arrays.toString()，并且记得在文件开头导入java.util.Arrays：importjava.util.Arrays;String[]arr={"张三","李四"};System.out.println(arr);// [Ljava.lang.String;@1b6d3586，看不到内容System.out.println(Arrays.toString(arr));// [张三, 李四]2. 排序：sort()排序，就是把容器里的元素按从小到大的顺序重新排列。静态数组和ArrayList都支持排序，调用排序方法后，原容器里的内容会被直接改变，方法本身不需要接收返回值。静态数组：使用Arrays.sort()Arrays是专门为数组提供辅助功能的工具类，排序前需要先在文件开头导入：importjava.util.Arrays;排序时直接把数组传进去即可，默认按从小到大（升序）排列：int[]arr={3,1,2};Arrays.sort(arr);// 默认从小到大System.out.println(Arrays.toString(arr));// [1, 2, 3]Arrays.sort(arr)没有返回值，调用结束后arr本身已经被重新排列；打印时仍然要使用Arrays.toString()，直接打印arr依然看不到元素内容。ArrayList：使用Collections.sort()或list.sort()ArrayList是集合，排序有两种常见写法，效果完全一样，默认都是升序。第一种，使用集合工具类Collections，同样需要先导入：importjava.util.Collections;Collections.sort(list);// 默认从小到大第二种，直接调用ArrayList自带的sort()方法（Java 8 及以上可用），括号里传null表示按照“自然顺序”排序，也就是默认升序：list.sort(null);// 与 Collections.sort(list) 等价，默认升序完整示例如下：importjava.util.ArrayList;importjava.util.Collections;ArrayList<Integer>list=newArrayList<>();list.add(3);list.add(1);list.add(2);Collections.sort(list);// 也可以写成 list.sort(null);System.out.println(list);// [1, 2, 3]注意：ArrayList重写了toString()，所以排序完成后直接System.out.println(list)就能看到[1, 2, 3]这样的内容，不需要再做额外转换。下期预告虽然ArrayList已经帮我们实现了自动扩容，日常使用非常方便，但在一些比赛场景（例如蓝桥杯）中，还是要留意 JDK 版本带来的限制。这里先纠正一个常见误解：并不是低版本 JDK 用不了ArrayList。ArrayList从很早期的 JDK 1.2 就已经存在，它本身不是新特性。真正的差别在于：不同 JDK 版本下，能用的方法不一样。以排序为例：list.sort(null);// JDK 8 及以上才能使用Collections.sort(list);// 老版本 JDK 也能使用List接口自带的sort()方法是 Java 8 才加入的。如果比赛环境使用的是 JDK 7 或更早版本，写list.sort(null)会编译不通过，只能改用Collections.sort(list)。蓝桥杯等比赛的历史环境普遍比较保守，很长一段时间使用的是 JDK 1.6、1.7、1.8 这样的老版本，而不是最新 JDK。因此，一些新语法、新方法在比赛中可能会“水土不服”。正因如此，下一期我们会回到底层，用最基础的语法手写一个“自动扩容的数组”，不依赖某个新版本才有的特性。这样即使换到低版本比赛环境，代码也能稳定运行，同时还能真正搞懂ArrayList自动扩容背后的原理。