面试问你链表和LinkedList怎么答？

最新推荐文章于 2024-09-26 19:23:34 发布

原创最新推荐文章于 2024-09-26 19:23:34 发布 · 368 阅读

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LinkedList底层是链表实现的，那么我们首先说下什么是链表。

和上篇文章的数组相比，链表要相对于更复杂一点，两者也是非常基础、常用，而且在面试中同时出现的概率也是很大的。

上篇文章我们说到，数据是需要连续的内存空间来存储的，而链表刚好与它相反，链表是不需要连续的内存空间的，它是通过将好多的零散的内存使用“指针”串联起来使用，如果数组和链表都想在计算机中申请大小为10M的内存，而计算机中只有10M的零散内存，那么数组就会申请内存失败，链表就会成功。

既然链表在内存中都是零散的块，那么我们是怎么称呼这些小块块呢？

我们把这些块叫做“结点”，为了把每个结点都串联起来，结点中不仅会存储数据，还有存储下一个结点的地址。

那我们怎么称呼记录下个结点地址的指针呢？

我们把他们叫做“后继指针next”。

链表中最特殊的是头结点和尾结点，顾名思义，也就是链表的第一个结点和最后一个结点，第一个结点保存着链表的基地址，通过这个结点，我们就能定位到它，最后一个结点的指针指向的是NULL，说明这个是链表的最后一个结点。

LinkedList中元素的所有操作都是在这样的数据结构上进行的，大家可以脑补下。

链表也可以进行插入、删除和查询操作。数组在进行插入和删除操作的时候，会进行数据的搬移操作，因为数据要保证他的内存空间是连续的，而链表则不需要，因为他的内存空间本就不是连续的，它只需要改变相邻结点的指针改变就够了，所以速度是非常快的。

但是查询就不会那么快了，链表查询数据要一个一个的遍历结点，直到找到相应的结点。

链表还有双向链表和循环链表，我们要说的LinkedList就是一个双向链表，上面说到的单向链表是只存了后一个结点的地址，而双向链表呢，是同时保存了前一个和后一个共两个元素的地址，所以就可以很方便的获取到一个结点的前后两个元素，而且我们也可以从前后两个方向来遍历。

接下来我们看下LinkedList的源码：

首先是继承关系：

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

也是同时继承了Cloneable 和 Serializable ，Deque是一个双端队列，说明在LinkedList中同时也支持对队列的操作。

LinkedList的属性只有三个：

transient int size = 0;transient Node<E> first;transient Node<E> last;

Node是它的一个内部类，用来保存数据：

    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;        }    }

接下来，我们看下核心的 add方法，这次我还是在每行代码的上面添加上我的注释，帮助大家能够更好的理解。因为我的读者水平不一，所以必须要照顾到所有人：

    /**     * Appends the specified element to the end of this list.     *     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.     *     * @param e element to be appended to this list     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})     */    public boolean add(E e) {        linkLast(e);        return true;    }        /**     * Links e as last element.     */    void linkLast(E e) {        //保存 last 尾结点        final Node<E> l = last;        //将要保存的元素放到 新建一个结点中，        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);        // 这样这个新的节点就变成 了尾结点        last = newNode;        // 判断下如果这个尾结点为空，就说明这个链表是空的        //那么这个新的结点就是 首结点。        if (l == null)            first = newNode;            //如果不是空的，那么之前旧的尾结点的 next 保存的就是这个新结点        else              l.next = newNode;        size++;        modCount++;    }

接下来，addAll 方法有两个重载函数，前一个是调用的后一个，所以我们只说一个：

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {        return addAll(size, c);    }    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {       //首先进行下标合理性检查，下面有这个方法        checkPositionIndex(index);        //将集合转换为 Object 数组        Object[] a = c.toArray();        int numNew = a.length;        if (numNew == 0)            return false;        //定义下标位置的前置结点和后继结点        Node<E> pred, succ;        if (index == size) {         //从尾部添加，前置结点是 之前的尾结点，后继结点为null            succ = null;            pred = last;        } else {        //从指定位置添加，后继结点是下标是index的结点；        //前置结点是下标位置的前一个结点            succ = node(index);            pred = succ.prev;        }        for (Object o : a) {            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);            if (pred == null)            //如果插入位置在头部                first = newNode;            else            //非空链表插入                pred.next = newNode;            pred = newNode;  //更新前置结点为最新的结点        }        if (succ == null) {        //如果是从尾部插入的，插入完成后重置尾结点            last = pred;        } else {        //如果不是尾部，那么把之前的数据和尾部连接起来            pred.next = succ;            succ.prev = pred;        }        //集合的原来数量+新集合的数量        size += numNew;        modCount++;        return true;    }        private void checkPositionIndex(int index) {        if (!isPositionIndex(index))            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));    }

我们再说下根据下标来获取元素的方法 get

    /**     * Returns the element at the specified position in this list.     *     * @param index index of the element to return     * @return the element at the specified position in this list     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}     */    public E get(int index) {    //元素的下标检查        checkElementIndex(index);        return node(index).item;    }       /**     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.     */    Node<E> node(int index) {        // assert isElementIndex(index);        //如果下标位置靠近链表前半部分，从头开始遍历        if (index < (size >> 1)) {            Node<E> x = first;            for (int i = 0; i < index; i++)                x = x.next;            return x;        //如果下标位置靠近链表后半部分，从尾部开始遍历        } else {            Node<E> x = last;            for (int i = size - 1; i > index; i--)                x = x.prev;            return x;        }    }