資料結構筆記整理和思考--動態陣列和靜態陣列的領悟

最近在複習資料結構，但再次重溫線性結構中的連續儲存章節時，通過使用C語言來模擬Java中的ArrayList的各個方法，感覺對Java中的ArrayList的體會有深刻了。遂想趁此機會將陣列的知識點整理一下。

首先要了解：陣列分為靜態陣列和動態陣列（後者是前者的升級版，其實就是將靜態陣列通過一個類來再封裝一次而已，沒什麼神祕的）。

一．靜態陣列

靜態陣列又有預設建立，靜態建立和動態建立，共三種建立方式；

A.     預設建立：所有的元素的初始值都是0

                     int[] i=new int[5];

B.     靜態建立：建立陣列時(開闢每個元素的記憶體空間時)就賦自定義值了

          int[] I = {1,2,3};

C.     動態建立：在預設建立的基礎上，後面根據實際情況再針對每個元素賦值

             int[] i=new int[5];

             i[0]=4; i[1]=3;……..

二．動態陣列(ArrayList)

                  裡面封裝了一個Object陣列。

                  相對於靜態陣列的優點：

1.      可以動態的新增和刪除元素；add(obj) 和 remove(obj);

2.      可以動態的改變陣列的容量；

                                   構造器三個：

                                  A.     預設的構造器，將會以預設（16）的大小來初始化內部的陣列
                                                    public ArrayList();

                                  B.     用一個ICollection物件來構造，並將該集合的元素新增到ArrayList
                                                    public ArrayList(ICollection);
                                  C.     用指定的大小來初始化內部的陣列  
                                                    public ArrayList(int);

                                           ！！！

                                                    Note:

                                                    初始化ArrayList時指定的大小是指容量，而不是其有效元素的個數，

                                                    而其size()方法返回的是其有效元素的個數。

                                          ！！！

                                           重要的兩個屬性:Count和Capacity

                                           Count ：是隻讀屬性，指有效元素的個數：size()方法返回的就是它！！

                                           Capacity ： 可以設定，但是一定要>= Count

                                   兩個重要卻少用的方法：

                               trimToSize():當我們可以確定動態陣列不會再add入元素時，應該在適當時機呼叫此方法將陣列中的Capacity減少到等於Count，就是說：釋放掉(Capacity-Count)           個元素的空間。這是優化方面的細節！！

                               toArray() : 可以轉化為Object[]  是把ArrayList的元素Copy到一個新的陣列中。

 

三．使用注意點（效率方面）

1.      自動拆裝箱:

我們知道ArrayList中其實是封裝了一個Object[] , 所以存在著：當我們將值型別的資料add進去時，會出現自動拆裝箱的操作，這會在編譯階段拖低點效率了。可是對於物件引用型別就不會了。（其實都不差什麼。）

2.      陣列擴容：

這是一定注意的！！！！

程式不斷地add入元素，當Count = Capacity 時，ArrayList物件會自動建立一個2*Capacity的Object[]空間（就是new Object[2*Capacity]），然後將原來的陣列元素copy到新的Objec陣列中，再丟棄原來的Object陣列。

是不是很費時間？是不是很極大的拖低了效率？！！！

因此，我們在編碼階段，就應該有個大概的估算，儘量在建立動態陣列時定義好合適的初始大小。

在網上有兩個很好的案例：

（1）     ArrayList  list = new ArrayList();//預設16個元素空間

for( int i =0 ; i<200 ; i++ ){

    list.add(new String(“**”));    

}

剖析：程式執行完了後，list的屬性Capacity == 16*2*2*2*2 ;就是說陣列擴容了4次！！這不止，最後還多了56（=16*2*2*2*2 – 200）個空閒元素空間浪費！！

（2）     預計有30個元素而建立了一個ArrayList：

ArrayList List = new ArrayList(30);

在執行過程中，加入了31個元素，那麼陣列會擴充到60個元素的大小，而這時候不會有新的元素再增加進來，而且有沒有呼叫TrimSize方法，那麼就有1次擴容的操作，並且浪費了29個元素大小的空間。如果這時候，用：

ArrayList List = new ArrayList(40);

那麼一切都解決了。

所以說，正確的預估可能的元素，並且在適當的時候呼叫TrimSize方法是提高ArrayList使用效率的重要途徑。

3.      頻繁的呼叫IndexOf、Contains等方法（Sort、BinarySearch等方法經過優化，不在此列）引起的效率損失！！！

首先，我們要明確一點，ArrayList是動態陣列，它不包括通過Key或者Value快速訪問的演算法，所以實際上呼叫IndexOf、Contains等方法是執行的簡單的迴圈來查詢元素，所以頻繁的呼叫此類方法並不比你自己寫迴圈並且稍作優化來的快，如果有這方面的要求，建議使用Hashtable或SortedList等鍵值對的集合。

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