[转载]Java数组扩容算法及Java对它的应用

原文链接：http://www.cnblogs.com/gw811/archive/2012/10/07/2714252.html

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 }