LinkedList
LinkedList的概述
LinkedList的底层使用双向链表实现。
链表是一种线性数据结构,其中每个元素都是一个单独的对象,包含一个指向列表中下一个节点的引用。
它可以用于实现各种抽象数据类型,例如列表、堆栈、队列等。
LinkedList的优缺点
优点
- 插入和删除操作的时间复杂度为O(1),相比于数组的O(n)更加高效。
- 链表的大小可以动态调整,不像数组需要预先分配空间。
- 链表的节点可以在内存中部连续存储,因此可以更加的灵活的利用内存空间。
缺点
- 访问元素的时间复杂度为O(n),相比于数组的O(1)较低效。
- 链表需要额外的空间来存储指向下一个节点的指针,因此占用的空间比数组更大。
- 链表的随机访问效率比较低,因为需要从头开始遍历链表才能找到指定位置的节点。
LinkedList的创建方式
LinkedList linkedList = new LinkedList();
//向上转型
List linkedLists = new LinkedList();
常用方法,以及源码分析
方法 | 返回类型 | 解释 |
---|---|---|
add(E e) | boolean | 将指定元素添加到此列表的结尾 |
add(int index, E element) | void | 将此列表中指定的位置插入指定的元素 |
addFirst(E e) | void | 将指定元素插入此列表的开头 |
addLast(E e) | void | 将指定元素添加到此列表的结尾 |
clear() | void | 从此列表中移除所有元素 |
get(int index) | E | 返回此列表中指定位置处的元素 |
getFirst() | E | 返回此列表的第一个元素 |
remove() | E | 获取并移除此列表的头(第一个元素) |
remove(int index) | E | 移除此列表中指定位置的元素 |
removeFirst() | E | 移除并返回此列表的第一个元素 |
removelast() | E | 移除并返回此列表的最后一个元素 |
set(int index,E element) | E | 将此列表中指定位置的元素替换为指定的元素 |
size() | int | 返回此列表的元素数 |
add(E e)
源码分析:
通过调用 linkLast(E e) 方法将元素添加到链表的末尾。
linkLast(E e) 方法创建一个新的节点,并将其插入到链表的末尾。如果链表为空,则将新节点设置为第一个节点。否则,将新节点链接到最后一个节点。最后,更新链表的大小和 modCount 变量。
public boolean add(E e) {
//调用linklast方法将元素添加到链表的尾端
linkLast(e);
//添加成功,返回true
return true;
}
void linkLast(E e) {
//获取链表的最后一个节点
final Node<E> l = last;
//创建最后一个节点,他的前驱节点是l,后去节点为null,数据为e
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//将链表的尾节点指向新节点
last = newNode;
//判断节点是否为null
if (l == null)
//为null则将节点指向新节点
first = newNode;
else
//如果不为null,将原尾节点的后继节点指向新节点
l.next = newNode;
//聊表的大小加1
size++;
//修改计数器
modCount++;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
//添加数据
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
//输出此列表
System.out.println(linkedList);
}
add(int index, E element)
源码分析:
将元素添加到指定位置
public void add(int index, E element) {
//检查索引是否越界
checkPositionIndex(index);
//索引与长度相等
if (index == size)
//在链表尾部添加数据
linkLast(element);
else
//在指定位置之前添数据
linkBefore(element, node(index));
}
private void checkPositionIndex(int index) {
//判断索引是否合法
if (!isPositionIndex(index))
//不合法则抛出下标越界异常
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
void linkLast(E e) {
//获取链表的最后一个节点
final Node<E> l = last;
//创建一个新的节点,他的前驱节点是l,后去节点为null,数据为e
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//将链表的最后一个节点指向新节点
last = newNode;
//判断链表是否为null
if (l == null)
//将第一个节点指向新节点
first = newNode;
//如果不为null
else
//将最后一个节点的下一个节点指向新节点
l.next = newNode;
//链表大小加1
size++;
//修改计数器加1
modCount++;
}
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
//获取指定位置的前一个节点
final Node<E> pred = succ.prev;
//创建一个新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//将指定位置的前一个节点的下一个节点指向新节点
succ.prev = newNode;
//如果指定位置的前一个节点为null,
if (pred == null)
//将第一个节点指向新节点
first = newNode;
//如果指定位置的前一个节点不为null
else
//将前一个节点的下一个节点指向新节点
pred.next = newNode;
//链表大小加1
size++;
//修改计数器加1
modCount++;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
System.out.println(linkedList);
//位置1,添加数据
linkedList.add(1,"王五");
System.out.println(linkedList);
}
addFirst(E e)
源码分析:
将指定元素插入到此列表的开头
public void addFirst(E e) {
// 在链表的头部添加一个新节点
linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
// 获取头节点
final Node> f = first;
// 创建一个新节点,它的前驱节点为null,数据为e,后继节点为头节点f
final Node> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 将头节点指向新节点
first = newNode;
// 如果头节点为null,说明
if (f == null)
//链表为空,将尾节点指向新节点
last = newNode;
// 否则将头节点的前驱节点指向新节点
else
f.prev = newNode;
// 链表长度加1
size++;
// 修改次数加1
modCount++;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
System.out.println(linkedList);
linkedList.add(1,"王五");
System.out.println(linkedList);
//列表开头添加数据
linkedList.addFirst("赵六");
System.out.println(linkedList);
}
addLast(E e)
源码分析:
将指定元素添加到此列表的结尾
public void addLast(E e) {
//在链表的尾部添加一个新节点
linkLast(e);
}
void linkLast(E e) {
//获取链表的最后一个节点
final Node<E> l = last;
//创建一个新的节点,他的前驱节点是l,后去节点为null,数据为e
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//将链表的最后一个节点指向新节点
last = newNode;
//判断链表是否为null
if (l == null)
//将第一个节点指向新节点
first = newNode;
//如果不为null
else
//将最后一个节点的下一个节点指向新节点
l.next = newNode;
//链表大小加1
size++;
//修改计数器加1
modCount++;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
System.out.println(linkedList);
linkedList.add(1,"王五");
System.out.println(linkedList);
linkedList.addFirst("赵六");
System.out.println(linkedList);
//列表结尾添加数据
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println(linkedList);
}
clear():
源码分析:
从此列表中移除所有元素
public void clear() {
// 遍历链表中的每一个节点
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
// 保存当前节点的下一个节点
Node<E> next = x.next;
// 将当前节点的数据项置为null
x.item = null;
// 将当前节点的前驱和后继节点都置为null
x.next = null;
x.prev = null;
// 将当前节点指向下一个节点
x = next;
}
// 将链表的头节点和尾节点都置为null
first = last = null;
// 将链表的大小置为0
size = 0;
// 修改计数器
modCount++;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println(linkedList);
//清除此列表数据
linkedList.clear();
System.out.println(linkedList);;
}
get(int index)
源码分析:
返回此列表中指定位置处的元素
public E get(int index) {
//校验索引是否合法
checkElementIndex(index);
//返回该索引对应的节点的数据
return node(index).item;
}
private void checkPositionIndex(int index) {
//判断索引是否合法
if (!isPositionIndex(index))
//不合法则抛出下标越界异常
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
Node<E> node(int index) {
// 如果要查找的节点在链表的前半部分
if (index < (size >> 1)) {
// 从头节点开始遍历
Node<E> x = first;
// 遍历到要查找的节点
for (int i = 0; i < index; i++)
// 指针指向下一个节点
x = x.next;
// 返回查找到的节点
return x;
// 如果要查找的节点在链表的后半部分
} else {
// 从尾节点开始遍历
Node<E> x = last;
// 遍历到要查找的节点
for (int i = size - 1; i > index; i--)
// 指针指向上一个节点
x = x.prev;
// 返回查找到的节点
return x;
}
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println(linkedList);
//获取指定位置的数据
System.out.println(linkedList.get(2));
}
getFirst()
源码分析:
返回此列表的第一个元素
public E getFirst() {
//获取链表的头节点
final Node<E> f = first;
//如果头节点为null
if (f == null)
//抛出NoSuchElementException异常
throw new NoSuchElementException();
//返回头节点的数据
return f.item;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println(linkedList);
//获取此列表的第一个节点
System.out.println(linkedList.getFirst());
}
remove()
源码分析:
获取并移除此里列表的头(第一个元素)
public E remove() {
//调用移除第一个元素方法
return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
// 获取链表的头节点
final Node<E> f = first;
// 如果头节点为空,
if (f == null)
//抛出NoSuchElementException异常
throw new NoSuchElementException();
// 返回调用调用unlinkFirst方法删除头节点并返回删除的元素
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
// 获取头节点的元素
final E element = f.item;
// 获取头节点的下一个节点
final Node<E> next = f.next;
// 将头节点的元素置为空
f.item = null;
// 将头节点的下一个节点置为空,以便垃圾回收
f.next = null; // help GC
// 将链表的头节点指向原头节点的下一个节点
first = next;
// 如果原头节点的下一个节点为空
if (next == null)
//将链表的尾节点也置为空
last = null;
else
// 否则将原头节点的下一个节点的前一个节点置为空
next.prev = null;
// 链表的大小减1
size--;
// 修改计数器加1
modCount++;
// 返回删除的元素
return element;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
//获取并移除此列表的第一个节点
System.out.println(linkedList.remove());
//输出此列表的全部数据
System.out.println(linkedList);
}
remove(int index)
源码分析:
移除指定列表中的指定位置的元素
//删除指定位置的节点
public E remove(int index) {
// 检查索引是否越界
checkElementIndex(index);
// 删除并返回指定位置的节点
return unlink(node(index));
}
// 检查索引是否越界
private void checkElementIndex(int index) {
// 如果索引越界
if (!isElementIndex(index))
//则抛出IndexOutOfBoundsException异常
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
// 删除指定节点
E unlink(Node<E> x) {
// 获取节点的值
final E element = x.item;
// 获取下一个节点
final Node<E> next = x.next;
// 获取上一个节点
final Node<E> prev = x.prev;
// 如果上一个节点为空
if (prev == null) {
// 将下一个节点设为头节点
first = next;
} else {
// 将上一个节点的下一个节点设为当前节点的下一个节点
prev.next = next;
// 将当前节点的上一个节点设为空
x.prev = null;
}
// 如果下一个节点为空
if (next == null) {
// 将上一个节点设为尾节点
last = prev;
} else {
// 将下一个节点的上一个节点设为当前节点的上一个节点
next.prev = prev;
// 将当前节点的下一个节点设为空
x.next = null;
}
// 将当前节点的值设为空
x.item = null;
// 链表大小减一
size--;
// 修改次数加一
modCount++;
// 返回删除的节点的值
return element;
}
// 获取指定位置的节点
Node<E> node(int index) {
// 如果索引小于链表大小的一半
if (index < (size >> 1)) {
// 从头节点开始遍历
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
// 遍历到指定位置
x = x.next;
// 返回指定位置的节点
return x;
// 如果索引大于等于链表大小的一半
} else {
// 从尾节点开始遍历
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
// 遍历到指定位置
x = x.prev;
// 返回指定位置的节点
return x;
}
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
//移除此列表的指定位置的节点
System.out.println(linkedList.remove(1));
//输出此列表的全部数据
System.out.println(linkedList);
}
removeFirst()
源码分析:
移除并返回列表的第一个元素
// 删除链表的头节点
public E removeFirst() {
// 获取头节点
final Node<E> f = first;
// 如果头节点为空,
if (f == null)
//抛出NoSuchElementException异常
throw new NoSuchElementException();
// 否则,调用unlinkFirst方法删除头节点
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
// 获取头节点的元素
final E element = f.item;
// 获取头节点的下一个节点
final Node<E> next = f.next;
// 将头节点的元素置为空
f.item = null;
// 将头节点的下一个节点置为空,以便垃圾回收
f.next = null; // help GC
// 将链表的头节点指向原头节点的下一个节点
first = next;
// 如果原头节点的下一个节点为空
if (next == null)
//将链表的尾节点也置为空
last = null;
else
// 否则将原头节点的下一个节点的前一个节点置为空
next.prev = null;
// 链表的大小减1
size--;
// 修改计数器加1
modCount++;
// 返回删除的元素
return element;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
//移除并返回列表的第一个元素
System.out.println(linkedList.removeFirst());
//输出此列表的全部数据
System.out.println(linkedList);
}
removelast()
源码分析:
移除并返回此列表最后一个元素
// 从链表的尾部删除一个节点
public E removeLast() {
// 获取尾节点
final Node<E> l = last;
// 如果尾节点为空
if (l == null)
//抛出NoSuchElementException异常
throw new NoSuchElementException();
// 调用unlinkLast方法删除尾节点
return unlinkLast(l);
}
// 删除链表中的一个节点
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
// 获取节点的数据
final E element = l.item;
// 获取节点的前一个节点
final Node<E> prev = l.prev;
// 将节点的数据置为空
l.item = null;
// 将节点的前一个节点置为空
l.prev = null; // help GC
// 将尾节点指向前一个节点
last = prev;
// 如果前一个节点为空
if (prev == null)
// 将头节点置为空
first = null;
else
// 将前一个节点的指针置为空
prev.next = null;
// 链表大小减1
size--;
// 修改计数器加1
modCount++;
// 返回被删除节点的数据
return element;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.add(1,"王五");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
//移除并返回列表的最后一个元素
System.out.println(linkedList.removeLast());
//输出此列表的全部数据
System.out.println(linkedList);
}
set(int index,E element)
源码分析:
将此列表中指定位置的元素替换为指定的元素
public E set(int index, E element) {
//检查索引是否越界
checkElementIndex(index);
// 获取指定索引的节点
Node<E> x = node(index);
// 获取原节点的值
E oldVal = x.item;
// 将指定索引的节点的值设置为新值
x.item = element;
// 返回原节点的值
return oldVal;
}
private void checkElementIndex(int index) {
// 如果索引越界
if (!isElementIndex(index))
//抛出IndexOutOfBoundsException异常
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
// 如果指定索引小于链表长度的一半,则从头节点开始遍历
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
// 如果索引大于等于链表长度的一半,则从尾节点开始遍历
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println("原数据:"+linkedList);
//指定位置的值替换为指定的元素
linkedList.set(2,"小明");
System.out.println("修改后的数据:"+linkedList);
}
size()
源码分析:
返回此列表的元素个数
public int size() {
//返回链表的长度
return size;
}
案例:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("张三");
linkedList.add("李四");
linkedList.addFirst("赵六");
linkedList.addLast("唐七");
System.out.println(linkedList.size());
}
线程安全
LinkedList不是线程安全的,如果需要在多线程环境下使用LinkedList,需要使用Collections.synchronizedList方法将其包装成线程安全的List文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-415758.html
List<String> linkedList = new LinkedList<>();
List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(linkedList);
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文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-415758.html
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