Java数组扩容算法及Java对它的应用

       Java数组扩容的原理

　　1）Java数组对象的大小是固定不变的，数组对象是不可扩容的。

　　2）利用  【数组复制】方法可以 变通的 实现数组扩容。

　　3）System.arraycopy()可以复制数组。

　　4）Arrays.copyOf()可以简便的创建数组副本。

　　5）创建数组副本的  同时 将数组长度增加   就   变通的  实现了数组的扩容。

 

　　源码展示：

 1 public class Arrays { 2     /** 3      * @param original: the array to be copied 4      * @param newLength: the length of the copy to be returned 5      * @return a copy of the original array, truncated or padded with zeros 6      *     to obtain the specified length 7      */ 8     public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) { 9         int[] copy = new int[newLength];10         System.arraycopy(original, 0, copy, 0,11                          Math.min(original.length, newLength));12         return copy;13     }14     /**15      * @param original the array from which a range is to be copied16      * @param from the initial index of the range to be copied, inclusive17      * @param to the final index of the range to be copied, exclusive.18      *     (This index may lie outside the array.)19      * @return a new array containing the specified range from the original array,20      *     truncated or padded with zeros to obtain the required length21      */22     public static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) {23         int newLength = to - from;24         if (newLength < 0)25             throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);26         int[] copy = new int[newLength];27         System.arraycopy(original, from, copy, 0,28                          Math.min(original.length - from, newLength));29         return copy;30     }31 }

 

　　示例说明：

 1 import java.util.Arrays; 2  3 /** 数组变长算法!  4  * 数组对象长度不可改变 5  * 但是很多实际应用需要长度可变的数组 6  * 可以采用复制为容量更大的新数组, 替换原数组, 实现变长操作 7  * */ 8 public class ArrayExpand { 9     public static void main(String[] args) {10         //数组变长(扩容)算法! 11         int[] ary={1,2,3};12         ary=Arrays.copyOf(ary, ary.length+1);13         ary[ary.length-1]=4;14         System.out.println(Arrays.toString(ary));//[1, 2, 3, 4]15         //字符串连接原理16         char[] chs = { '中', '国' };17         chs = Arrays.copyOf(chs, chs.length + 1);18         chs[chs.length - 1] = '北';19         chs = Arrays.copyOf(chs, chs.length + 1);20         chs[chs.length - 1] = '京';21         //字符数组按照字符串打印22         System.out.println(chs);//中国北京23         //其他数组按照对象打印24         System.out.println(ary);//[I@4f1d0d25     }26 }

 

　　实现案例：

　　案例1 : 统计一个字符在字符串中的所有位置.
　　字符串: 统计一个字符在字符串中的所有位置
　　字符: '字'
　　返回: {4,7}

 1 public class CountCharDemo { 2     public static void main(String[] args) { 3         char key = '字'; 4         String str = "统计一个字符在字符串中的所有位置"; 5         int[] count=count(str,key); 6         System.out.println(Arrays.toString(count));//[4, 7] 7     } 8     public static int[] count(String str,char key){ 9         int[] count={};10         for(int i=0;i<str.length();i++){11             char c=str.charAt(i);12             if(c==key){13                 //扩展数组14                 count=Arrays.copyOf(count, count.length+1);15                 //添加序号i16                 count[count.length-1]=i;17             }18         }19         return count;20     }21 }

 

　　char[]、String、StringBuilder

　　char[]:字符序列, 只有字符数据, 没有操作, 如果算法优秀, 性能最好。

　　String: char[] + 方法(操作, API功能)
　　StringBuilder: char[] + 方法(操作char[] 的内容)

　　String：内部包含内容不可变的char[]，表现为String对象不可变。String包含操作(API方法)，是对char[]操作，但不改变原对象经常返回新的对象，很多String API提供了复杂的性能优化算法，如：静态字符串池。

　　StringBuilder：内部也是一个char[]，但是这个数组内容是可变的，并且自动维护扩容算法，因为数据内容可变，所以叫：可变字符串。StringBuilder API方法，是动态维护char[]内容，都可以改变char[]内容。

 1 public abstract class AbstractStringBuilder { 2     /** The value is used for character storage.*/ 3     char value[]; 4     /** The count is the number of characters used.*/ 5     int count; 6     /** Returns the length (character count).*/ 7     public int length() { 8         return count; 9     }10     11     public AbstractStringBuilder append(String str) {12         if (str == null)13             str = "null";14         int len = str.length();15         if (len == 0)16             return this;17         int newCount = count + len;18         if (newCount > value.length)19             expandCapacity(newCount);20         str.getChars(0, len, value, count);21         count = newCount;22         return this;23     }24     25     /**26      * 自动实现Java数组扩容27      */28     void expandCapacity(int minimumCapacity) {29         int newCapacity = (value.length + 1) * 2;30         if (newCapacity < 0) {31             newCapacity = Integer.MAX_VALUE;32         } else if (minimumCapacity > newCapacity) {33             newCapacity = minimumCapacity;34         }35         value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);36     }37 }

 

　　字符串数组与String类的原理

 1 /** 字符串数组与String类的原理 */ 2 public class CharArrayDemo { 3     public static void main(String[] args) { 4         /* Java 可以将char[]作为字符串处理 */ 5         char[] ch1={'中','国','北','京'}; 6         char[] ch2={'欢','迎','您'}; 7         System.out.println(ch1);//中国北京 8         System.out.println(ch2);//欢迎您 9         /* char[]运算需要编程处理,如连接: */10         char[] ch3=Arrays.copyOf(ch1, ch1.length+ch2.length);11         System.arraycopy(ch2, 0, ch3, ch1.length, ch2.length);12         System.out.println(ch3);//中国北京欢迎您13         /* String API提供了简洁的连接运算: */14         String str1="中国北京";15         String str2="欢迎您";16         String str3=str1.concat(str2);17         System.out.println(str3);//中国北京欢迎您18         /* 字符串转大写: */19         char[] ch4={'A','a','c','f'};20         char[] ch5=Arrays.copyOf(ch4, ch4.length);21         for(int i=0;i<ch5.length;i++){22             char c=ch5[i];23             if(c>='a' && c<='z'){24                 ch5[i]=(char)(c+('A'-'a'));25             }26         }27         System.out.println(ch5);//AACF, 原数组ch4不变28         String str4="Aacf";29         String str5=str4.toUpperCase();//原字符串str4保持不变30         System.out.println(str5);//AACF31     }32 }