вопрос
(1) Является ли LinkedList просто списком?
(2) Существуют ли другие функции LinkedList?
(3) Почему LinkedList часто сравнивают с ArrayList?
(4) Почему я поместил LinkedList в последнюю главу?
Введение
LinkedList — это список, реализованный с помощью двусвязного списка. Помимо использования в качестве списка, его также можно использовать в качестве очереди или стека. Как это реализовано? Давайте учиться вместе.
система наследования
Через систему наследования мы видим, что LinkedList не только реализует интерфейс List, но также реализует интерфейсы Queue и Deque, поэтому его можно использовать как список, двустороннюю очередь и, конечно же, стек.
Анализ исходного кода
главный атрибут
// 元素个数
transient int size = 0;
// 链表首节点
transient Node<E> first;
// 链表尾节点
transient Node<E> last;
Атрибут очень прост, он определяет размер элементов и узлов головы и хвоста связанного списка.
основной внутренний класс
Типичная структура двусвязного списка.
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;
}
}
основной метод строительства
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
Два метода построения также очень просты, и видно, что это неограниченная очередь.
добавить элемент
В двусторонней очереди есть два основных способа добавления элементов: один — добавить элементы в конец очереди, а другой — добавить элементы в начало очереди.Эти две формы в основном реализованы в LinkedList. следующими двумя способами.
// 从队列首添加元素
private void linkFirst(E e) {
// 首节点
final Node<E> f = first;
// 创建新节点，新节点的next是首节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 让新节点作为新的首节点
first = newNode;
// 判断是不是第一个添加的元素
// 如果是就把last也置为新节点
// 否则把原首节点的prev指针置为新节点
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
// 元素个数加1
size++;
// 修改次数加1，说明这是一个支持fail-fast的集合
modCount++;
}
// 从队列尾添加元素
void linkLast(E e) {
// 队列尾节点
final Node<E> l = last;
// 创建新节点，新节点的prev是尾节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
// 让新节点成为新的尾节点
last = newNode;
// 判断是不是第一个添加的元素
// 如果是就把first也置为新节点
// 否则把原尾节点的next指针置为新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
// 元素个数加1
size++;
// 修改次数加1
modCount++;
}
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
// 作为无界队列，添加元素总是会成功的
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
Способ добавления элементов в начало и конец типичного двусвязного списка относительно прост и подробно здесь описываться не будет.
Вышеупомянутое рассматривается как двусторонняя очередь, добавленные элементы которой делятся на первый и последний добавленные элементы, а затем как список?
В качестве списка необходимо поддерживать добавление элементов в середине, в основном с помощью следующего метода.
// 在节点succ之前添加元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// succ是待添加节点的后继节点
// 找到待添加节点的前置节点
final Node<E> pred = succ.prev;
// 在其前置节点和后继节点之间创建一个新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 修改后继节点的前置指针指向新节点
succ.prev = newNode;
// 判断前置节点是否为空
// 如果为空，说明是第一个添加的元素，修改first指针
// 否则修改前置节点的next为新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
// 修改元素个数
size++;
// 修改次数加1
modCount++;
}
// 寻找index位置的节点
Node<E> node(int index) {
// 因为是双链表
// 所以根据index是在前半段还是后半段决定从前遍历还是从后遍历
// 这样index在后半段的时候可以少遍历一半的元素
if (index < (size >> 1)) {
// 如果是在前半段
// 就从前遍历
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
// 如果是在后半段
// 就从后遍历
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
// 在指定index位置处添加元素
public void add(int index, E element) {
// 判断是否越界
checkPositionIndex(index);
// 如果index是在队列尾节点之后的一个位置
// 把新节点直接添加到尾节点之后
// 否则调用linkBefore()方法在中间添加节点
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
Метод добавления элементов в середину также очень прост, типичный метод добавления элементов в середину двусвязного списка.
Три способа добавления элементов примерно следующие:
Добавление элементов в начало и конец очереди эффективно и имеет временную сложность O(1).
Добавлять элементы посередине неэффективно.Сначала нужно найти узел в позиции вставки, а затем изменить указатели переднего и заднего узлов.Временная сложность O(n).
Удаление элементов
В двусторонней очереди есть два способа удаления элементов: один — удалить элементы в начале очереди, а другой — удалить элементы в конце очереди.
Как список, он также поддерживает промежуточное удаление элементов, поэтому существует три метода удаления элементов, как показано ниже.
// 删除首节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// 首节点的元素值
final E element = f.item;
// 首节点的next指针
final Node<E> next = f.next;
// 添加首节点的内容，协助GC
f.item = null;
f.next = null; // help GC
// 把首节点的next作为新的首节点
first = next;
// 如果只有一个元素，删除了，把last也置为空
// 否则把next的前置指针置为空
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
// 元素个数减1
size--;
// 修改次数加1
modCount++;
// 返回删除的元素
return element;
}
// 删除尾节点
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// 尾节点的元素值
final E element = l.item;
// 尾节点的前置指针
final Node<E> prev = l.prev;
// 清空尾节点的内容，协助GC
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
// 让前置节点成为新的尾节点
last = prev;
// 如果只有一个元素，删除了把first置为空
// 否则把前置节点的next置为空
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
// 元素个数减1
size--;
// 修改次数加1
modCount++;
// 返回删除的元素
return element;
}
// 删除指定节点x
E unlink(Node<E> x) {
// x的元素值
final E element = x.item;
// x的前置节点
final Node<E> next = x.next;
// x的后置节点
final Node<E> prev = x.prev;
// 如果前置节点为空
// 说明是首节点，让first指向x的后置节点
// 否则修改前置节点的next为x的后置节点
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
// 如果后置节点为空
// 说明是尾节点，让last指向x的前置节点
// 否则修改后置节点的prev为x的前置节点
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
// 清空x的元素值，协助GC
x.item = null;
// 元素个数减1
size--;
// 修改次数加1
modCount++;
// 返回删除的元素
return element;
}
// remove的时候如果没有元素抛出异常
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
// remove的时候如果没有元素抛出异常
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
// poll的时候如果没有元素返回null
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
// poll的时候如果没有元素返回null
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
// 删除中间节点
public E remove(int index) {
// 检查是否越界
checkElementIndex(index);
// 删除指定index位置的节点
return unlink(node(index));
}
Три метода удаления элементов являются типичными методами удаления элементов в двусвязном списке, и общий процесс показан на следующем рисунке.
Удаление элементов в начале и конце очереди очень эффективно, а временная сложность составляет O(1).
Неэффективно удалять элементы в середине.Сначала найдите узел в удаленной позиции, а затем измените передний и задний указатели.Временная сложность O(n).
куча
Как мы уже говорили ранее, LinkedList — это двусторонняя очередь Помните, что двусторонние очереди можно использовать как стеки?
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
public E pop() {
return removeFirst();
}
Особенностью стека является LIFO (Last In First Out), поэтому его также очень просто использовать в качестве стека: только первый узел очереди может использоваться для добавления или удаления элементов.
Суммировать
(1) LinkedList — это список, реализованный с помощью двусвязного списка;
(2) LinkedList также является двусторонней очередью с характеристиками очереди, двусторонней очереди и стека;
(3) LinkedList очень эффективен для добавления и удаления элементов в начале и в конце очереди, а временная сложность составляет O (1);
(4) LinkedList неэффективен для добавления и удаления элементов в середине, а временная сложность составляет O(n);
(5) LinkedList не поддерживает произвольный доступ, поэтому неэффективно обращаться к элементам, которые не находятся в начале и в конце очереди;
(6) LinkedList функционально эквивалентен ArrayList + ArrayDeque;
пасхальные яйца
Анализ исходного кода java-коллекции завершен.Вся тема начинается с ArrayList и заканчивается LinkedList.Я думаю, что это очень подходит, потому что ArrayList представляет собой типичную реализацию List, LInkedList представляет собой типичную реализацию Deque, а LinkedList также реализует List.Первого и последнего из двух классов достаточно, чтобы пройти через всю коллекцию.
Помните, какие классы мы разбирали всего?
В следующей главе автор сделает краткий обзор всей java-коллекции, а также поднимет некоторые вопросы в процессе чтения исходного кода, так что следите за обновлениями ^^
Добро пожаловать, чтобы обратить внимание на мою общедоступную учетную запись «Брат Тонг читает исходный код», проверить больше статей из серии исходного кода и поплавать в океане исходного кода с братом Тонгом.
