LinkedList的实现源码分析

最新推荐文章于 2025-08-15 22:56:20 发布

weixin_33779515

最新推荐文章于 2025-08-15 22:56:20 发布

阅读量41

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签： java 数据结构与算法

原文链接：http://www.cnblogs.com/huaizuo/p/5382884.html

本文深入解析了Java中LinkedList的实现原理，重点介绍了add、remove、get、set等核心方法的具体实现，并探讨了这些操作的时间复杂度。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

LinkedList
以双向链表实现。链表无容量限制，但双向链表本身使用了更多空间，也需要额外的链表指针操作。
按下标访问元素--get(i)/set(i,e) 要悲剧的遍历链表将指针移动到位(如果i>数组大小的一半，会从末尾移起)。
插入、删除元素时修改前后节点的指针即可，但还是要遍历部分链表的指针才能移动到下标所指的位置，只有在链表两头的操作--add(), addFirst(),removeLast()或用iterator()上的remove()能省掉指针的移动。

在介绍LinkedList之前我们来回顾下链表的类型，链表主要包含单向链表，单向循环链表，双向链表，双向循环链表。具体的图我就不在这边画出了，不清楚的可以自行百度。LinkedList是属于双向链表，下图是包含头结点和尾节点的双向链表。

本篇内容主要讲解下LinkedList这个双向链表在java的源码的实现，主要包含有add,remove,get,set等方法的介绍。

首先我们来看下add方法的实现，下图演示了下节点插入的过程，包含了4个步骤。

我们来看下java的源码，从代码可知insert节点是查在链表尾部的

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

 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++;
    }

 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;
        }
    }

因为add(E e)是插在末尾，所以实际上我们只需要做两部操作，吧NewNode的prew指向最后一个节点，把最后一个几点的next指向newNode

    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++;
    }

上面的insertBefore就是执行4个操作了：
1.把新节点newNode的prev指向succ.prev
2.把succ.prev的next执行newNode
3.newNode的next指向succ
4.succ的prev指向newNode

第3、4步已经在Node的构造函数做了，java是执行顺序是3、4、1、2

下面来看下删除的实现

下面看下java的实现，具体下面代码逻辑很简单，就是获取要删除的节点x的prev节点为prev，x的下节点为next。
然后按如图执行prev.next=next;next.prev=prev;

 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;
    }

set和get函数

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

这个两个函数都用到了node函数，又都要用到查询，所以首先要判断index是否大于index/2，大于的话就从尾节点开始查，反正从前节点查。

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;
    }
}

这样的设计可以提高查询效率，时间复杂度为O(n/2)。

参考

数据结构与算法分析_java语言描述(第2版).韦斯

转载于:https://www.cnblogs.com/huaizuo/p/5382884.html