Java之数组在指定位置插入元素实现

介绍

数组是一种十分常见的数据结构，它用于存储一系列同类型的数据。在Java中，数组是一种对象，也被称为引用类型。数组实际上是只有一个变量名，而其它所有的元素都用一个索引来访问，所以在这个意义上，数组其实就是一个索引表。

在Java中，数组的长度是固定的。一旦创建了一个数组，它的大小就不能被改变了。然而，我们可以通过一些技巧来实现向数组中插入元素的效果。下面我们将讲解如何在一个指定的位置上插入新的元素。

思路

在数组中插入一个元素，必须经过以下几个步骤：

1. 确定插入的位置
2. 可以使用调用者提供的位置参数，或者通过一个算法动态计算出插入的位置。
3. 调整数组的大小
4. 在插入元素之前，需要改变数组的大小使其能够容纳一个额外的元素。
5. 移动元素
6. 插入新元素之前，需要把插入位置之后的所有元素向后移动一个位置，为新元素腾出空间。
7. 插入新元素
8. 把新元素放到指定的插入位置上。

代码实现

下面是一个示例代码，展示了向数组中插入一个元素的完整实现过程：

public static void insertElement(int[] array, int index, int element) {
    // 确认插入的位置是否合法
    if (index < 0 || index > array.length) {
        throw new IllegalArgumentException("插入位置非法");
    }
    // 扩大数组的大小
    int[] newArray = new int[array.length + 1];
    // 复制原数组中插入位置之前的元素
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        newArray[i] = array[i];
    }
    // 在插入位置处插入新的元素
    newArray[index] = element;
    // 复制原数组中插入位置之后的元素
    for (int i = index; i < array.length; i++) {
        newArray[i + 1] = array[i];
    }
    // 替换原数组
    for (int i = 0; i < newArray.length; i++) {
        array[i] = newArray[i];
    }
}

示例说明：

下面是一个使用示例，展示如何使用insertElement()方法向一个整型数组中插入一个元素：

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
    System.out.println(Arrays.toString(array));
    insertElement(array, 2, 10);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

运行该程序将得到如下输出：

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 10, 3, 4, 5]

这个示例向下标为2的位置（从0开始计数）插入了一个值为10的新元素。在插入新元素之后，数组的大小也被增加了。

再看一个使用示例，此示例动态生成了需要插入的元素：

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1, 2, 3};
    insertElement(array, 1, generateNewElement());
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

public static int generateNewElement() {
    return (int) (Math.random() * 100);
}

generateNewElement()方法生成了需要插入的道一个随机整数。运行该程序将得到如下输出：

[1, 20, 2, 3]

程序将随机数20插入了下标为1的位置。