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 copied
16 * @param from the initial index of the range to be copied, inclusive
17 * @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 length
21 */
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@4f1d0d
25 }
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i
16 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);//AACF
31 }
32 }