2-数据结构&动态数组

数据结构是计算机存储、组织数据的方式：

线性结构：线性表（数组、链表、栈、队列、哈希表）
树形结构：二叉树（AVL树、红黑树、B树、堆、Tire、哈夫曼树、并查集）
图形结构：临接矩阵、临接表

数组是一种顺序存储的线性表，所有元素的内存地址是连续的

public class ArrayList<E> {
    /**
     * 元素的数量
     */
    private int size;
    /**
     * 所有的元素
     */
    private E[] elements;
    
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    private static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;
    
    public ArrayList(int capaticy) {
        capaticy = (capaticy < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capaticy;
        elements = (E[]) new Object[capaticy];
    }
    
    public ArrayList() {
        this(DEFAULT_CAPACITY);
    }
    
    /**
     * 清除所有元素
     */
    public void clear() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            elements[i] = null;
        }
        size = 0;
    }

    /**
     * 元素的数量
     * @return
     */
    public int size() {
        return size;
    }

    /**
     * 是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
         return size == 0;
    }

    /**
     * 是否包含某个元素
     * @param element
     * @return
     */
    public boolean contains(E element) {
        return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    /**
     * 添加元素到尾部
     * @param element
     */
    public void add(E element) {
        add(size, element);
    }

    /**
     * 获取index位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elements[index];
    }

    /**
     * 设置index位置的元素
     * @param index
     * @param element
     * @return 原来的元素ֵ
     */
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        
        E old = elements[index];
        elements[index] = element;
        return old;
    }

    /**
     * 在index位置插入一个元素
     * @param index
     * @param element
     */
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);
        
        ensureCapacity(size + 1);
        
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            elements[i + 1] = elements[i];
        }
        elements[index] = element;
        size++;
    }

    /**
     * 删除index位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        
        E old = elements[index];
        for (int i = index + 1; i <= size - 1; i++) {
            elements[i - 1] = elements[i];
        }
        elements[--size] = null;
        return old;
    }

    /**
     * 查看元素的索引
     * @param element
     * @return
     */
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (elements[i] == null) return i;
            }
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (element.equals(elements[i])) return i;
            }
        }
        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }
    
    /**
     * 保证要有capacity的容量
     * @param capacity
     */
    private void ensureCapacity(int capacity) {
        int oldCapacity = elements.length;
        if (oldCapacity >= capacity) return;
        
        // 新容量为旧容量的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newElements[i] = elements[i];
        }
        elements = newElements;
        
        System.out.println(oldCapacity + "扩容为" + newCapacity);
    }
    
    private void outOfBounds(int index) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
    }
    
    private void rangeCheck(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }
    
    private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index < 0 || index > size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }
}