LinkedList

本文深入探讨了LinkedList和ArrayList在不同场景下的性能表现。LinkedList基于双向链表实现,适合频繁的增删操作;ArrayList则更适合查询操作,尤其在末尾进行增删时效率较高。通过源码解析,详细说明了LinkedList的构造、主要方法如增删改查的具体实现,以及与ArrayList在扩容方面的区别。

LinkedList

众所周知,LinkedList是基与双向链表实现的,在日常开发中;

ArrayList多用于查询(如果是在末尾增加,删除它的效率还是高于LinkedList)

LinkedList多用于增删

在这里插入图片描述

LinkedList源码解读

//	默认大小
transient int size = 0;
//	头结点
transient Node<E> first;
//	尾节点
transient Node<E> last;

Node内部类源码:

private static class Node<E> {
    //	数据体
    E item;
    //	下一个节点
    Node<E> next;
    //	上一个节点
    Node<E> prev;

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

ArrayList有扩容这样的概念,所以能够实现动态增长

构造方法

//	空参的构造方法
public LinkedList() {
}
//	传入Collection构造方法
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    //	下面会主要讲解这个方法
    addAll(c);
}

主要方法

/*******************************************增加****************************************/
//	头部添加
public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
//	尾部添加
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
//	和尾部添加一样
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
//	尾部添加具体方法
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++;
}

//	添加一个集合
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

//	具体addAll实现方法;末尾添加,中间插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    checkPositionIndex(index);

    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    if (numNew == 0)
        return false;

    Node<E> pred, succ;
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    } else {
        /**
         *这个方法主要是返回,下标为index的Node节点
         */
        succ = node(index);
        pred = succ.prev;
    }

    //	利用循环添加至末尾
    for (Object o : a) {
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }
	//	在末尾添加
    if (succ == null) {
        last = pred;
    } else {
        //	在中间插入
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }
	//	变化size长度
    size += numNew;
    //	结构发生变化,modCount+1
    modCount++;
    return true;
}

/*******************************************删除****************************************/
public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}


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

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) {
            //	添加在LinkedList中的对象,最好也实现equals方法
            if (o.equals(x.item)) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}
/**
 *	这个方法主要就是将:删除节点的Node.next.prev->Node.prev
 *	Node.prev.next->Node.next
 */
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;
}
/*******************************************修改****************************************/
//	修改后返回老的数据
public E set(int index, E element) {
    checkElementIndex(index);
    Node<E> x = node(index);
    E oldVal = x.item;
    //	修改来说,比较简单,直接修改该节点的item值
    x.item = element;
    return oldVal;
}

/*******************************************查询****************************************/
//	查询首节点
public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
}
//	查询尾节点
public E getLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return l.item;
}
//	查询下标为index节点
public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}
/**	询index节点
 *	循环去取,主要特点是判断了该节点距离first,last那端近
 */
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;
    }
}

附上ArrayList链接地址:https://blog.youkuaiyun.com/fzzlov/article/details/97955858

由此可见,Linked增加,删除的确要比ArrayList性能好,而ArrayList则需要调用C语言,将所有元素移动位置

### 什么是LinkedList数据结构 LinkedList 是一种基于链表的数据结构,它在 Java 中通过 `java.util.LinkedList` 类实现。它既可以作为列表使用,也可以作为队列或双端队列使用[^1]。LinkedList 内部通过双向链表实现,这意味着每个节点包含前驱和后继指针,从而允许高效的插入和删除操作。 --- ### LinkedList 的构造方法 以下是 `LinkedList` 提供的两种主要构造方法: 1. **无参构造方法**: ```java public LinkedList() ``` 创建一个空的 `LinkedList` 实例[^1]。 2. **基于集合的构造方法**: ```java public LinkedList(Collection<? extends E> c) ``` 使用指定集合中的元素创建一个新的 `LinkedList` 实例,元素顺序与集合的迭代器返回顺序一致。 --- ### LinkedList 的常用方法 以下是一些常用的 `LinkedList` 方法及其功能: #### 基本操作 - **add(E e)**:将指定元素追加到列表末尾。 - **add(int index, E element)**:在指定位置插入元素。 - **remove(Object o)**:移除首次出现的指定元素(如果存在)。 - **remove(int index)**:移除指定位置的元素并返回该元素。 #### 访问元素 - **get(int index)**:返回指定位置的元素。 - **indexOf(Object o)**:返回首次出现的指定元素的索引,如果不存在则返回 `-1`。 #### 队列操作 - **offer(E e)**:将元素添加到列表末尾(等同于 `add`)。 - **poll()**:获取并移除列表头部的元素。 - **peek()**:获取但不移除列表头部的元素。 #### 栈操作 - **push(E e)**:将元素压入栈顶(等同于在列表头部插入元素)。 - **pop()**:从栈顶弹出元素(等同于移除列表头部的元素)。 --- ### 示例代码 以下是一个简单的 `LinkedList` 使用示例: ```java import java.util.LinkedList; public class LinkedListExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个空的 LinkedList LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); // 添加元素 list.add("Apple"); list.add("Banana"); list.add("Cherry"); // 插入元素到指定位置 list.add(1, "Date"); // 打印列表 System.out.println("List: " + list); // 移除元素 String removedElement = list.remove(2); System.out.println("Removed Element: " + removedElement); // 获取元素 String firstElement = list.get(0); System.out.println("First Element: " + firstElement); // 遍历列表 for (String fruit : list) { System.out.println(fruit); } } } ``` --- ### LinkedList 的优缺点 #### 优点 - **高效插入和删除**:由于内部是双向链表结构,插入和删除操作的时间复杂度为 O(1)[^3]。 - **支持多种操作**:可以作为列表、队列或栈使用[^4]。 #### 缺点 - **随机访问慢**:通过索引访问元素时,需要从头或尾遍历链表,时间复杂度为 O(n)[^3]。 --- ### 自定义实现 LinkedList 以下是一个简单的自定义 `LinkedList` 实现示例: ```java class Node<T> { T data; Node<T> next; Node(T data) { this.data = data; this.next = null; } } class MyLinkedList<T> { private Node<T> head; public MyLinkedList() { head = null; } public void add(T data) { if (head == null) { head = new Node<>(data); } else { Node<T> current = head; while (current.next != null) { current = current.next; } current.next = new Node<>(data); } } public void printList() { Node<T> current = head; while (current != null) { System.out.print(current.data + " -> "); current = current.next; } System.out.println("null"); } } public class CustomLinkedListExample { public static void main(String[] args) { MyLinkedList<Integer> list = new MyLinkedList<>(); list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.printList(); // 输出: 1 -> 2 -> 3 -> null } } ``` ---
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