ArrayList vs 数组和列表

Question

我已经编程了很长时间，最近开始学习更纯的计算机科学主题（用于工作面试）。

我知道 Array 和 LinkedList 数据结构之间的区别，但现在我已经开始使用 Java，我看到了这个 ArrayList，我在概念化时遇到了麻烦。

网络搜索只真正向我展示了如何使用它们以及何时使用它们（每种方法的好处），但没有什么可以回答我的问题：

什么是数组列表？我的假设是它是一个维护每个元素的内存引用的列表，使其也能够像数组一样工作。

我也有一种感觉，因为 Java 是开放的，我应该可以查看 Class 定义，但我还没有弄清楚如何做到这一点。

谢谢！

Answer 1

我喜欢将其视为一种数据结构，让您享受两全其美的体验，即快速访问索引（如数组）和无限增长的列表。当然，总会有取舍。

ArrayList 实际上是一个数组的包装器。每次数组大小结束时，都会创建一个大小为两倍的新数组，并将原始数组中的所有数据复制到新数组中。

来自 java 文档：

List 接口的可调整大小的数组实现。实现所有 可选列表操作，并允许所有元素，包括 null。在 该类除了实现 List 接口外，还提供 操作内部使用的数组大小的方法 存储列表。 （这个类大致相当于Vector，除了 大小、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作在恒定时间内运行。 添加操作运行 在摊销常数时间内，即添加 n 个元素需要 O(n) 时间。所有其他操作都以线性时间运行（大约 请讲）。常数因子低于 链表实现。

每个 ArrayList 实例都有一个容量。容量是大小 用于存储列表中元素的数组。它总是在 至少与列表大小一样大。随着元素被添加到 ArrayList，它的容量会自动增长。成长的细节 除了添加元素具有 固定摊销时间成本。

应用程序可以增加 ArrayList 实例的容量 在使用 ensureCapacity 添加大量元素之前 手术。这可能会减少增量重新分配的数量。

这允许 O(1) 访问大多数操作，就像使用数组一样。有时，您需要为这种性能付出代价，但插入操作需要更长的时间。

这称为amortized 复杂性。每个操作只需要 O(1)，因为您需要将数组大小加倍。在那些时候你会支付 O(n) 但如果你在 n 次操作中平均它，平均花费的时间只有 O(1) 而不是 O( n).

举个例子：

我们有一个大小为 100 (n=100) 的数组。您进行了 100 次插入操作（针对不同的索引），每个操作只需要 O(1)，当然所有按索引获取的操作也需要 O(1) > （因为这是一个数组）。在 101 插入时，数组中没有更多容量，因此 ArrayList 将创建一个大小为 200 的新数组，将所有值复制到其中（O(n) 操作）然后插入第 101 项。在您将数组填充到 200 个项目之前，所有操作都需要 O(1)。

Answer 2

ArrayList 是一个直接由数组支持的列表。更具体地说，它由一个动态调整大小的数组支持。您可以在its source code 中阅读更多相关信息；有一些相当不错的 cmets。

这很重要的原因是LinkedList 是如何实现的——作为传统的节点集合和对其他节点的引用。这会影响索引和遍历的性能，而对于 ArrayList，由于它由数组支持，因此只需对特定数组进行索引即可检索值。