LinkedList源代码阅读

已于 2023-04-27 17:58:53 修改
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文章标签： 数据结构 链表
于 2023-04-27 17:50:32 首次发布
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LinkedList是一个基于双向链表的数据结构，适合频繁添加删除操作。它实现了List和Deque接口，提供多种添加、删除和查询元素的方法。源码中，LinkedList通过first和last属性记录头尾节点，通过构造函数和基础方法实现元素的插入和移除。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

一、数据结构

        LinkedList集合的数据结构是双向链表，由若干个Node对象组成，因此适合数据频繁添加删除操作，写多读少的场景。由于采用链表结构，每次添加元素，都会创建新的Node节点并分配空间，所以不存在扩容。

二、源码

1.接口

         LinkedList类继承了AbstractList 抽象类，是List接口和Dequeue接口的实现类。

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

2.成员变量

        LinkedList集合使用first属性记录双向链表的头节点，last属性记录双向链表的尾节点，size属性记录双向链表的长度。

    transient int size = 0;


    transient Node<E> first;


    transient Node<E> last;

3.构造函数

        LinkedList()：无参构造，创建了一个空链表。

        LinkedList(Collection<? extends E> c)：有参构造，参数可以是List、Set接口的所有实现类。

    public LinkedList() {
    }

    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

4.基础方法

         Node node(int index) 返回指定索引位置的Node。

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

          void linkFirst(E e) ：将元素添加到链表作为表头。

    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++;
    }

        void linkLast(E e) ：元素添加到链表尾部，作为新的表尾

    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++;
    }

          void linkBefore(E e, Node succ)：将元素e插入到非空节点succ之前。

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

        E unlinkFirst(Node f) ：删除表头。

    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

        unlinkLast(Node l) ：删除链表尾部元素 。

    private E unlinkLast(Node<E> l) {
        // assert l == last && l != null;
        final E element = l.item;
        final Node<E> prev = l.prev;
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

        E unlink(Node x) ：删除指定的节点 。

    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;
    }

 5.常用方法

5.1增加元素

        boolean add(E e)：添加新元素至集合尾部。

    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

         void add(int index,E element)：添加新元素至集合指定下标。 

    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

        void addFirst(E e)：添加新元素至链表头部。

    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

        void addLast(E e)：添加新元素至链表尾部。

    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

5.2获取/查询元素

        E get(int index)：遍历链表，查找指定位置的元素。

    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

        E getFirst()：获取链表中的头元素。

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

        E getLast()：获取链表中的尾元素。

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

        int indexof(Object o)：查找链表中的指定元素的下标位置，如果不存在，则返回-1。

    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

         boolean contains(Object o):查询链表中是否含有指定元素，若不存在，则返回-1。

    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }

5.3删除元素

        E remove()：删除链表中的头元素。

    public E remove() {
        return removeFirst();
    }

        boolean remove(Object o)：删除指定内容的元素。

    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 remove(int index)：删除指定位置的元素。

    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

        E removeFirst()：删除链表中的头元素。

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

        E removeLast()：删除链表中的尾元素。

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

5.4修改元素

        E set(int index, E element)：修改索引角标为index的元素值。

    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

5.5其他

         dafault void sort(Comparator c):按照Comparator比较器，将链表中的所有元素排序

    default void sort(Comparator<? super E> c) {
        Object[] a = this.toArray();
        Arrays.sort(a, (Comparator) c);
        ListIterator<E> i = this.listIterator();
        for (Object e : a) {
            i.next();
            i.set((E) e);
        }
    }

        T[ ] toArray(T[ ] a)：将链表转换为数组。

    public Object[] toArray() {
        Object[] result = new Object[size];
        int i = 0;
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            result[i++] = x.item;
        return result;
    }

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