java的数据结构与算法的day08

最新推荐文章于 2025-12-17 19:02:04 发布

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#java #数据结构 #算法

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本文详细剖析了LinkedList的内部实现，包括其双链表结构、Node节点、LinkedListIterator迭代器，以及增删查改等操作。通过源码分析，揭示了LinkedList在不同场景下的性能特点，如通过size>>1优化索引查询。同时，展示了如何插入第一个和最后一个节点，以及清理所有节点和删除指定元素的方法。阅读源码能帮助我们更深入地了解数据结构和算法。

1.和ArrayList类中的情形一样，LinkedList也是有几个思想要注意

它是作为双链表，注意注意它是一个双链，双链表是为了保持每隔操作花费的时间代价

Node类，在LinkedList类中，作为了一个很重要的存在，没有它就实现不了双链。这个类用于创建节点，用来记录节点的位置，一个节点包含数据、前一个结点的链和后一个节点的链。

LinkedListIterator类，抽象了位置的概念，提供了一个私有类，并实现Iterator类。

接下来我们只展示源码里面的关键代码

2.创建节点

Node prev, 定义为前一个结点，俗称前驱

E element, 定义该节点的数据

Node<E> next，定义为后一个节点，俗称后驱

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
             this.item = element;
             this.next = next;
             this.prev = prev;
       }
}

3.查询第一个节点和最后一个节点

第一个节点的特点就是没有前驱

在LinkedList类中，是作为一个常量定义好的 Node<E> first;

public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
}

最后一个节点的特点就是没后驱

在LinkedList类中，是作为一个常量定义好的 Node<E> last;

public E getLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return l.item;
}

4.指定索引查询节点

源码中，有一个特别有趣的思想就是，size>>1这一个，它可以让我们减少检索的时间，打个比方，如果索引号比较靠后，那么就不会从前面来搜索数据，而是从后面倒着搜索；反之，如果索引号比较靠前，那么会从前面顺序搜索。

还要注意的一点是，在看源码的时候要注意它表达的含义！

在索引号靠前的时候，Node<E> x = first中x代表的是第一个节点，x.next则是代表x的后继。

在索引号靠后的时候，Node<E> x = last中x代表的是最后一个节点，x.prev则是代表x的前驱。

Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

5.插入第一个节点和最后一个节点

f = first，原来的第一个节点。

newNode = new Node<>(null, e, f)，新的第一个节点，我们会发现新的第一个节点，规定好了下一个节点是原来的第一个节点f，且没有前驱。

first = newNode，对first常量节点进行信息更新。

f.prev = newNode，原来的节点，在进行更新之后，得要制定好它的前驱。

private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

l = last，原来的第一个节点。

newNode = new Node<>(l, e, null)，新的第一个节点，我们会发现新的第一个节点，规定好了下一个节点是原来的第一个节点f，且没有前驱。

last = newNode，

l.next = newNode，原来的节点，在进行更新之后，得要制定好它的前驱。

private void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

6.清理所有的节点

public void clear() {
    for (Node<E> x = first; x != null; ) {
        Node<E> next = x.next;
        x.item = null;
        x.next = null;
        x.prev = null;
        x = next;
    }
    first = last = null;
    size = 0;
    modCount++;
}

7.删除指定的元素

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                 }
            }
       } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
               if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
       }
       return false;
    }

E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {
           first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
           last = prev;
        } else {
           next.prev = prev;
           x.next = null;
        }

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

总之，我们不是说要会用，我们其实还可以通过源码，认识很多东西，去增加自己的见识