Java 中的 ArrayList

Java ArrayList是 Java 集合框架的一部分，它是 java.util 包中的一个类。它为我们提供了 Java 中的动态数组。虽然它可能比标准数组慢，但在需要对数组进行大量操作的程序中很有用。此类位于java.util包中。Java 中 ArrayList 的主要优点是，如果我们声明一个数组，则需要提及大小，但在 ArrayList 中，不需要提及 ArrayList 的大小。如果您想提及大小，那么您可以这样做。

ArrayList是Java中非常常用的数据结构，它实现了一个可变大小的数组列表。与传统的数组不同，ArrayList允许在运行时动态添加或删除元素，而无需预先指定数组大小。

Java 中的 ArrayList 是什么？

ArrayList 是使用 List 接口实现的 Java 类。Java ArrayList，顾名思义，提供动态数组的功能，其大小并不像数组那样固定。此外，作为 Collections 框架的一部分，它具有数组所不具备的许多功能。

主要特点：

• 动态大小：  ArrayList可以根据需要自动调整大小，无需手动管理数组大小。
• 随机访问：  与链表不同，ArrayList提供随机访问元素的能力，可以通过索引直接访问任何元素，时间复杂度为O(1)。
• 插入和删除效率：  在ArrayList的中间插入或删除元素会导致后面的元素进行移动，时间复杂度为O(n)。
• 线程不安全：  ArrayList不是线程安全的，在多线程环境下使用需要进行同步处理。

插图：

让我们检查一下其中存储了图像的整数对象类型的 ArrayList。

Java ArrayList 示例

**示例 1： **以下实现演示了如何创建和使用 ArrayList，并指出其大小。

Java

` // Java program to demonstrate the // working of ArrayList import java.io.; import java.util.;

class ArrayListExample { public static void main(String[] args) { // Size of the // ArrayList int n = 5;

    // Declaring the ArrayList with
    // initial size n
    ArrayList<Integer> arr1 = new ArrayList<Integer>(n);

    // Declaring the ArrayList
    ArrayList<Integer> arr2 = new ArrayList<Integer>();

    // Printing the ArrayList
    System.out.println("Array 1:" + arr1);
    System.out.println("Array 2:" + arr2);

    // Appending new elements at
    // the end of the list
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        arr1.add(i);
        arr2.add(i);
    }

    // Printing the ArrayList
    System.out.println("Array 1:" + arr1);
    System.out.println("Array 2:" + arr2);
}

} `

输出

数组 1:[]
数组 2:[]
数组 1:[1, 2, 3, 4, 5]
数组 2:[1, 2, 3, 4, 5]

上述程序的解释：

ArrayList 是一个动态数组，我们在创建它时不必指定大小，当我们动态添加和删除项目时，数组的大小会自动增加。虽然实际的库实现可能更复杂，但以下是一个非常基本的想法，解释了当数组已满以及我们尝试添加项目时数组的工作方式：

• 在堆内存上创建更大尺寸的内存（例如双倍大小的内存）。
• 将当前内存元素复制到新内存。
• 由于现在有更大的内存可用，因此现在添加了新项目。
• 删除旧记忆。

Java 中 ArrayList 的重要特性

• ArrayList继承了AbstractList类并实现了List接口。
• ArrayList 通过大小进行初始化。但是，如果集合增大，大小会自动增加；如果从集合中删除对象，大小会自动缩小。
• Java ArrayList 允许我们随机访问列表。
• ArrayList 不能用于原始类型，例如 int、char 等。对于这种情况，我们需要一个包装类。
• Java中的ArrayList可以看作是C++中的vector。
• ArrayList 不是同步的。Java 中与它对应的同步类是Vector。

让我们深入了解 Java ArrayList。看下面的图片：

在上图中，AbstractList、CopyOnWriteArrayList和AbstractSequentialList是实现列表接口的类。每个提到的类都实现了单独的功能。它们是：

1. *AbstractList： 此类用于实现不可修改的列表，只需扩展此AbstractList类并仅实现get（） 和**size（） *方法。
2. **CopyOnWriteArrayList： **该类实现列表接口。它是ArrayList的增强版本，其中所有修改（添加、设置、删除等）都是通过制作列表的新副本来实现的。
3. **AbstractSequentialList： 该类实现了Collection接口和AbstractCollection类。该类用于实现不可修改的列表，只需扩展此AbstractList类并实现get()和size()方法即可。

Java 中 ArrayList 的构造函数

为了创建 ArrayList，我们需要创建 ArrayList 类的对象。ArrayList 类由各种构造函数组成，这些构造函数允许创建数组列表。以下是此类中可用的构造函数：

1. ArrayList()

此构造函数用于构建一个空数组列表。如果我们希望创建一个名为arr 的空 ArrayList ，则可以按如下方式创建：

ArrayList arr = new ArrayList(); 

2. ArrayList（集合 c）

此构造函数用于构建一个使用集合 c 中的元素初始化的数组列表。假设我们希望创建一个包含集合 c 中存在的元素的 ArrayList arr，那么可以按如下方式创建它： 

ArrayList arr = 新 ArrayList (c);  

3. ArrayList(int 容量)

此构造函数用于构建指定初始容量的数组列表。假设我们希望创建一个初始大小为 N 的 ArrayList，则可以按如下方式创建：

ArrayList arr = 新 ArrayList(N);

Java ArrayList 方法

**注意： **您还可以创建一个通用的 ArrayList：

// 创建通用整数 ArrayList ArrayList arrli = new ArrayList();

 Java中ArrayList的一些要点

1. ArrayList 是带下划线的数据结构可调整大小的数组或可增长的数组。
2. ArrayList 允许重复。
3. 插入顺序被保留。
4. 允许异构对象。
5. 可以进行空插入。

让我们看看如何对 ArrayList 执行一些基本操作，如所列，我们将在实现每个操作的同时进一步讨论这些操作。

• 将元素添加到列表/添加元素
• 更改元素/设置元素
• 移除元素/删除元素 
• 迭代元素
• 获取元素
• 在两个数字之间添加元素
• 对元素进行排序
• ArrayList 大小

ArrayList 中执行的操作

1.添加元素

为了向ArrayList添加元素，我们可以使用add（）方法。此方法被重载以根据不同的参数执行多个操作。它们如下：  

• add(Object)：此方法用于在ArrayList的末尾添加一个元素。
• add(int index, Object)：此方法用于在 ArrayList 中的特定索引处添加元素。

下面是上述方法的实现：

Java

// Java Program to Add elements to An ArrayList

// Importing all utility classes
import java.util.*;

// Main class
class GFG {

    // Main driver method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating an Array of string type
        ArrayList<String> al = new ArrayList<>();

        // Adding elements to ArrayList
        // Custom inputs
        al.add("Geeks");
        al.add("Geeks");

        // Here we are mentioning the index
        // at which it is to be added
        al.add(1, "For");

        // Printing all the elements in an ArrayList
        System.out.println(al);
    }
}

输出

[Geeks，Geeks]

2.改变元素

添加元素后，如果我们想更改元素，可以使用set()方法。由于 ArrayList 是索引的，因此我们想要更改的元素由元素的索引引用。因此，此方法采用索引和需要插入到该索引的更新元素。 

下面是上述方法的实现：

Java

// Java Program to Change elements in ArrayList

// Importing all utility classes
import java.util.*;

// main class
class GFG {

    // Main driver method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating an Arraylist object of string type
        ArrayList<String> al = new ArrayList<>();

        // Adding elements to Arraylist
        // Custom input elements
        al.add("Geeks");
        al.add("Geeks");

        // Adding specifying the index to be added
        al.add(1, "Geeks");

        // Printing the Arraylist elements
        System.out.println("Initial ArrayList " + al);

        // Setting element at 1st index
        al.set(1, "For");

        //  Printing the updated Arraylist
        System.out.println("Updated ArrayList " + al);
    }
}

输出

初始 ArrayList [Geeks, Geeks, Geeks]
更新的 ArrayList [Geeks, For, Geeks]

3.删除元素

为了从 ArrayList 中删除元素，我们可以使用remove() 方法。此方法被重载以根据不同的参数执行多个操作。它们如下： 

• remove(Object)： 此方法用于简单地从 ArrayList 中删除一个对象。如果有多个这样的对象，则删除第一个出现的对象。
• remove(int index)： 由于 ArrayList 是索引的，因此此方法采用一个整数值，它只是删除 ArrayList 中该特定索引处的元素。删除元素后，所有元素都会向左移动以填充空间，并且对象的索引会更新。

例子：

Java

// Importing all utility classes
import java.util.*;

// Main class
class GFG {

    // Main driver method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating an object of arraylist class
        ArrayList<String> al = new ArrayList<>();

        // Adding elements to ArrayList
        // Custom addition
        al.add("Geeks");
        al.add("Geeks");
        // Adding element at specific index
        al.add(1, "For");

        // Printing all elements of ArrayList
        System.out.println("Initial ArrayList " + al);

        // Removing element from above ArrayList
        al.remove(1);

        // Printing the updated Arraylist elements
        System.out.println("After the Index Removal " + al);

        // Removing this word element in ArrayList
        al.remove("Geeks");

        // Now printing updated ArrayList
        System.out.println("After the Object Removal "                            + al);
    }
}

输出

初始 ArrayList [Geeks, For, Geeks]
索引删除后 [Geeks, Geeks]
对象删除后 [Geeks]

4.迭代 ArrayList

有多种方法可以遍历 ArrayList。最著名的方法是使用基本for循环结合get()方法获取特定索引处的元素，以及高级for循环。 

例子

// Java program to Iterate the elements
// in an ArrayList

// Importing all utility classes
import java.util.*;

// Main class
class GFG {

    // Main driver method
    public static void main(String args[])
    {
        // Creating an Arraylist of string type
        ArrayList<String> al = new ArrayList<>();

        // Adding elements to ArrayList
        //  using standard add() method
        al.add("Geeks");
        al.add("Geeks");
        al.add(1, "For");

        // Using the Get method and the
        // for loop
        for (int i = 0; i < al.size(); i++) {

            System.out.print(al.get(i) + " ");
        }

        System.out.println();

        // Using the for each loop
        for (String str : al)
            System.out.print(str + " ");
    }
}

输出

Geeks
Geeks

5.获取元素

Java

 // Java program to get the elemens in ArrayList
import java.io.*;
import java.util.*;

class GFG {
    public static void main (String[] args) {
       ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
     // add the number 
     list.add(9);
     list.add(5);
     list.add(6);
     System.out.println(list);
     // get method
     Integer n= list.get(1);
     System.out.println("at indext 1 number is:"+n);
    }
}

输出

[9, 5, 6]
索引 1 处的数字是：5

6. 在两个数字之间添加元素

Java

` // Java program to add the elements 
// between two numbers in ArrayList
import java.io.*;
import java.util.*;
class GFG {
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(4);
        System.out.println(list);
        // insert missing element 3
        list.add(2, 3);
        System.out.println(list);
    }
}

输出

[1, 2, 4] 
[1, 2, 3, 4]

7. ArrayList 排序

Java

// Java Program for ArrayList Sorting
import java.io.*;
import java.util.*;

class GFG {
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
        list.add(2);
        list.add(4);
        list.add(3);
        list.add(1);
        System.out.println("Before sorting list:");
        System.out.println(list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("after sorting list:");
        System.out.println(list);
    }
}

输出

排序前列表：
[2, 4, 3, 1]
排序后列表：
[1, 2, 3, 4]

8.元素的大小

Java

// Java program to find the size 
// of elements of an ArrayList
import java.io.*;
import java.util.*;
class GFG {
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList();

        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        int b = list.size();
        System.out.println("The size is :" + b);
    }
}

输出

尺寸是：4

Java ArrayList 的复杂性

手术	时间复杂度	空间复杂度
在 ArrayList 中插入元素	欧拉(1)	在）
从 ArrayList 中删除元素	在）	欧拉(1)
遍历 ArrayList 中的元素	在）	在）
替换 ArrayList 中的元素	欧拉(1)	欧拉(1)

Java 中的 ArrayList 是 Java Collections 框架中实现 List 接口的类。以下是在 Java 中使用 ArrayList 的优点和缺点。

Java ArrayList 的优点

1. 动态大小：ArrayList 可以动态地增大或缩小大小，从而可以根据需要轻松添加或删除元素。
2. 易于使用：ArrayList 使用简单，成为许多 Java 开发人员的热门选择。
3. 快速访问：ArrayList 提供对元素的快速访问，因为它在底层是作为数组实现的。
4. 有序集合：ArrayList 保留元素的顺序，允许您按照添加的顺序访问元素。
5. 支持空值：ArrayList 可以存储空值，这使得在需要表示缺少值的情况下很有用。

Java ArrayList 的缺点

1. 比数组慢：ArrayList 对于某些操作比数组慢，例如在列表中间插入元素。
2. 增加内存使用量：ArrayList 比数组需要更多的内存，因为它需要维持其动态大小并处理调整大小。
3. 非线程安全：ArrayList 不是线程安全的，这意味着多个线程可能同时访问和修改列表，从而导致潜在的竞争条件和数据损坏。
4. 性能下降：ArrayList 的性能可能会随着列表中元素数量的增加而下降，尤其是搜索元素或在列表中间插入元素等操作。

结论

本文需要记住的要点如下：

• ArrayList 是 Collections 框架的一部分。它继承了 AbstractList 类并实现了 List 接口。
• ArrayList 是动态数组的实现。
• ArrayList 可以使用不同的构造函数类型进行初始化，例如不带参数、将集合作为参数传递以及将整数作为参数传递。
• 可以在 ArrayList 中执行如下操作：添加、删除、迭代和排序。

ArrayList 常见问题

Java 中的 ArrayList 是什么？

Java 中的 ArrayList 是 Collections 框架的一部分。它用于存储元素，并且大小可调整。

ArrayList 中数据是如何存储的？

ArrayList 可以存储数据直到其大小填满，之后如果我们想要存储更多元素，ArrayList 的大小就会加倍。

ArrayList 允许重复吗？

是的，ArrayList 允许存储重复的值。