模擬ArrayList容器的實現

實現一個容器，能夠存放任意型別的資料，能夠自動擴容，能夠實現一系列方法。

下面是練習容器的程式的第一個版本：

package MyArrayListSimulation;

public class MyArrayList {
    private Object[] value;//建立一個Object類的陣列物件，所有的類都是Object類的子類，所以這個陣列能夠儲存所有型別物件
    private int size;//建立一個變數儲存陣列的長度
    private int newCapacity;

    public MyArrayList() {//無參構造器
//        value = new Object[16];//預設長度是16
        this(16);
    }

    public MyArrayList(int size) {//有參構造器
        value = new Object[size];//建立指定長度的Object類的陣列物件
    }

    public void add(Object object) {//向容器中新增成分
        value[size] = object;
        size++;
        if (size >= 16) {
            newCapacity = size * 2 + 2;
            Object[] newValue = new Object[newCapacity];
            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                newValue[i] = value[i];
            }
            value = newValue;
        }
    }

    public int getNewCapacity() {
        return newCapacity;
    }

    public int getSize() {//獲取容器當前大小
        return size;
    }

    public Object getValue(int index) {
        return value[index];
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList();
        myArrayList.add("ffd");
        myArrayList.add("~!@#$%^&*()");
        myArrayList.add("#");
        myArrayList.add("^*fd*^");
        myArrayList.add(new Human("賓士", 1));
        for (int i = 0; i < myArrayList.getSize(); i++) {
            if (i == myArrayList.getSize() - 1) {
                Human human = (Human) myArrayList.getValue(i);
                System.out.println(human.name + "\t" + human.age);
            } else {
                System.out.println(myArrayList.getValue(i));
            }
        }
        System.out.println("Now the ArrayList have "+myArrayList.getSize()+" babys");
        int realCapacity = myArrayList.getSize()<myArrayList.getNewCapacity()?																		     myArrayList.getNewCapacity():16;
        System.out.println("Now the ArrayList's capacity is "+realCapacity);
    }
}
 

package MyArrayListSimulation;

public class Human {
    public String name;
    public int age;

    public Human(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

執行結果：

分析：容器的初始大小設為16，總共向容器中輸入了5個不同型別的物件，經測試能夠正常輸出。

但是我在測試連續向容器中放入超過初試大小（16）的物件個數時，比如放入了18個物件，那麼此時容器會自動擴容一次，根據規則擴容一次之後的大小應該為16*2+2=34，但是實際輸出的容器大小卻是38，這是為什麼？

初步判斷問題是出現在擴容的時候，所以我在擴容操作處設定了一個斷點，然後進行debug，如下圖：

當新增第16個物件時，size=15，然後size++，滿足if語句條件，進入擴容操作，如上圖所示，在執行完newCapacity = size * 2 + 2;後新的容器容量確實變成了16*2+2=34，然後把之前容器中的元素全部複製到新的容器中，到這裡都沒有問題，那麼當呼叫add方法新增第17個物件時，size=16，size++之後仍滿足if條件語句，又會執行擴容程式擴容一次，實際上此時並未溢位，接下來的幾個元素也是會這樣執行，當新增第18個物件時，size=18，newCapacity=18 x 2 + 2 =38，此時已經找到了問題的根源，解決辦法也很簡單，只需要在執行擴容語句的if條件語句多加一個判斷條件即可，即：if ((size >= 16)&&(size>=newCapacity))

上面雖然基本實現了容器的功能，但是程式不夠健壯，比如沒有校驗索引是否越界？下面進行完善並新增查詢獲取並返回容器中物件的索引位置、替換特定索引的物件等。

第二個版本如下：

package MyArrayListSimulation;

public class MyArrayList {
    private Object[] value;//建立一個Object類的陣列物件，所有的類都是Object類的子類，所以這個陣列能夠儲存所有型別物件
    private int size;//建立一個變數儲存陣列的長度
    private int newCapacity;

    public MyArrayList() {//無參構造器
//        value = new Object[16];//預設長度是16
        this(16);
    }

    public MyArrayList(int size) {//有參構造器
        if (size < 0) {
            try {
                throw new Exception();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        value = new Object[size];//建立指定長度的Object類的陣列物件
    }

    public void add(Object object) {//向容器中新增成分
        value[size] = object;
        size++;
        if ((size >= 16) && (size >= newCapacity)) {
            newCapacity = size * 2 + 2;
            Object[] newValue = new Object[newCapacity];
            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                newValue[i] = value[i];
            }
            value = newValue;
        }
    }

    public int getNewCapacity() {
        return newCapacity;
    }

    public int getSize() {//獲取容器當前大小
        return size;
    }

    public Object getValue(int index) {
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            try {
                throw new Exception();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return value[index];
    }

    public int getIndex(Object object) {//獲取特定物件索引
        if (object == null) {
            return -1;
        } else {
            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                if (value[i] == object)
                    return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    public Object getObject(int index) {//獲取索引位置的物件
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            try {
                throw new Exception();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return value[index];
    }

    public void replaceObject(int index, Object object) {
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            try {
                throw new Exception();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } else {
            value[index] = object;
        }
    }

    public void outputArrayList() {
        for (int i = 0; i < getSize(); i++) {
            if (i == getSize() - 1) {
                Human human = (Human) getValue(i);
                System.out.println(human.name + "\t" + human.age);
            } else {
                System.out.println(getValue(i));
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList();
        myArrayList.add("ffd");
        myArrayList.add("~!@#$%^&*()");
        myArrayList.add("#");
        myArrayList.add("^*fd*^");
        myArrayList.add(new Human("賓士", 1));
        myArrayList.outputArrayList();
        System.out.println("Now the ArrayList have " + myArrayList.getSize() + " babys");
        int realCapacity = myArrayList.getSize() < myArrayList.getNewCapacity() ? 																	   myArrayList.getNewCapacity() : 16;
        System.out.println("Now the ArrayList's capacity is " + realCapacity);
        myArrayList.replaceObject(2, "12345");
        System.out.println("The String (^*fd*^)'s index is: " + myArrayList.getIndex("ffd"));
        System.out.println("The index of object is: " + myArrayList.getObject(1));
        myArrayList.outputArrayList();
    }
}

執行結果：

基本實現功能，當然還有很多待優化的內容，以後我再繼續完善。