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Java動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)過程

更新時間：2026年01月08日 14:26:50 作者：當(dāng)年明月思古今

本文介紹了如何實現(xiàn)一個簡單的動態(tài)數(shù)組,包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計、核心功能實現(xiàn)、性能分析、實現(xiàn)特點以及改進建議,通過這個實現(xiàn),我們能夠更好地理解動態(tài)數(shù)組的工作原理和核心操作

1. 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先，讓我們看看類的基本結(jié)構(gòu)：

public class MyList {
    private int[] arr;        // 底層數(shù)組
    private int capacity = 10; // 數(shù)組容量
    private int size = 0;     // 當(dāng)前元素個數(shù)
    private int extendRatio = 2; // 擴容倍數(shù)
}

這個實現(xiàn)包含了四個關(guān)鍵的成員變量：

arr: 存儲實際數(shù)據(jù)的底層數(shù)組
capacity: 數(shù)組的容量
size: 當(dāng)前實際存儲的元素數(shù)量
extendRatio: 擴容時的倍數(shù)

2. 核心功能實現(xiàn)

2.1 基本操作

獲取元素個數(shù)和容量

public int size() {
    return size;
}

public int capacity() {
    return capacity;
}

獲取和設(shè)置元素

public int get(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    return arr[index];
}

public void set(int index, int num) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    arr[index] = num;
}

2.2 添加元素

public void add(int item) {
    if (size == capacity) {
        extendCapacity();
    }
    arr[size] = item;
    size++;
}

2.3 插入元素

public void insert(int index, int item) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    if (size == capacity) {
        extendCapacity();
    }
    // 將index后的元素都向后移動一位
    for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
        arr[i + 1] = arr[i];
    }
    arr[index] = item;
    size++;
}

2.4 刪除元素

public int remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    int num = arr[index];
    // 將index后的元素都向前移動一位
    for (int i = index; i < size - 1; i++) {
        arr[i] = arr[i + 1];
    }
    size--;
    return num;
}

2.5 擴容機制

private void extendCapacity() {
	// 新建一個長度為原數(shù)組 extendRatio 倍的新數(shù)組，并將原數(shù)組復(fù)制到新數(shù)組
    arr = Arrays.copyOf(arr, extendRatio);
    // 更新列表容量
    capacity = arr.length;
}