LinkedList和ArrayList异同

最新推荐文章于 2024-06-24 23:58:57 发布

执意画红尘

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一．时间复杂度
首先一点关键的是，ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的，因此，它使用get方法访问列表中的任意一个元素时(random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查，直到另外一端。对LinkedList而言，访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。
假设我们有一个很大的列表，它里面的元素已经排好序了，这个列表可能是ArrayList类型的也可能是LinkedList类型的，现在我们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比较列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看下面的程序：

Java代码

[java] view plain copy print ?

<span style="font-size:18px;">package com.mangocity.test;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
public class TestList{
public static final int N=50000;
public static List values;
static{
Integer vals[]=new Integer[N];
Random r=new Random();
for(int i=0,currval=0;i<N;i++)
{ vals=new Integer(currval);
currval+=r.nextInt(100)+1;
}
values=Arrays.asList(vals);
}
static long timeList(List lst)
{
long start=System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<N;i++)
{
int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));
if(index!=i)
System.out.println("***错误***");
}
return System.currentTimeMillis()-start; }
public static void main(String args[])
{
System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values)));
System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values)));
}
}</span>

<span style="font-size:18px;">package com.mangocity.test; 
import java.util.LinkedList;
 import java.util.List;
 import java.util.Random; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Arrays; 
import java.util.Collections;
 public class TestList{ 
public static final int N=50000;
 public static List values; 
static{ 
Integer vals[]=new Integer[N];
 Random r=new Random(); 
for(int i=0,currval=0;i<N;i++)
{ vals=new Integer(currval); 
currval+=r.nextInt(100)+1;
 } 
values=Arrays.asList(vals);
 }
 static long timeList(List lst)
{
 long start=System.currentTimeMillis();
 for(int i=0;i<N;i++)
{
 int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i)); 
if(index!=i)
 System.out.println("***错误***");
 }
 return System.currentTimeMillis()-start; }
 public static void main(String args[])
{ 
System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values))); 
System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values))); 
} 
}</span>

我得到的输出是：ArrayList消耗时间：15
LinkedList消耗时间：2596
这个结果不是固定的，但是基本上ArrayList的时间要明显小于LinkedList的时间。因此在这种情况下不宜用LinkedList。二分查找法使用的随机访问(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的随机访问的。对一个LinkedList做随机访问所消耗的时间与这个list的大小是成比例的。而相应的，在ArrayList中进行随机访问所消耗的时间是固定的。
这是否表明ArrayList总是比LinkedList性能要好呢？这并不一定，在某些情况下LinkedList的表现要优于ArrayList，有些算法在LinkedList中实现时效率更高。比方说，利用Collections.reverse方法对列表进行反转时，其性能就要好些。
看这样一个例子，加入我们有一个列表，要对其进行大量的插入和删除操作，在这种情况下LinkedList就是一个较好的选择。请看如下一个极端的例子，我们重复的在一个列表的开端插入一个元素：

Java代码

[java] view plain copy print ?

<span style="font-size:18px;">package com.mangocity.test;
import java.util.*;
public class ListDemo {
static final int N=50000;
static long timeList(List list){
long start=System.currentTimeMillis();
Object o = new Object();
for(int i=0;i<N;i++)
list.add(0, o);
return System.currentTimeMillis()-start;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList()));
System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList()));
}
} </span>

<span style="font-size:18px;">package com.mangocity.test;    
  
import java.util.*;    
public class ListDemo {    
     static final int N=50000;    
     static long timeList(List list){    
     long start=System.currentTimeMillis();    
     Object o = new Object();    
     for(int i=0;i<N;i++)    
         list.add(0, o);    
     return System.currentTimeMillis()-start;    
     }    
     public static void main(String[] args) {    
         System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList()));    
         System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList()));    
     }    
}   </span>

这时我的输出结果是：

ArrayList耗时：2463

LinkedList耗时：15

这和前面一个例子的结果截然相反，当一个元素被加到ArrayList的最开端时，所有已经存在的元素都会后移，这就意味着数据移动和复制上的开销。相反的，将一个元素加到LinkedList的最开端只是简单的未这个元素分配一个记录，然后调整两个连接。在LinkedList的开端增加一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端增加一个元素的开销是与ArrayList的大小成比例的。

二．空间复杂度
在LinkedList中有一个私有的内部类，定义如下：

Java代码

[java] view plain copy print ?

private static class Entry {
Object element;
Entry next;
Entry previous;
}

private static class Entry {    
         Object element;    
         Entry next;    
         Entry previous;    
     }

每个Entry对象reference列表中的一个元素，同时还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。一个有1000个元素的LinkedList对象将有1000个链接在一起的Entry对象，每个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话，在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销，因为它要存储这1000个Entity对象的相关信息。
ArrayList使用一个内置的数组来存储元素，这个数组的起始容量是10.当数组需要增长时，新的容量按如下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着，如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象，那么最终将有很大的空间会被浪费掉，这个浪费是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被重新进行分配以便能够增加新的元素。对数组进行重新分配，将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定容量。我们还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。