Введение в LinkedList
Старые правила Давайте сначала посмотрим на диаграмму отношений наследования LinkedList:
②.LinkedList основан на двусвязном списке, реализует все операции списка и допускает все элементы, включая нулевые значения, его можно рассматривать как двустороннюю очередь.
③.Последовательный доступ к LinkedList очень эффективен, в то время как произвольный доступ очень неэффективен.
④.LinkedList не является потокобезопасным, вы можете использовать Collections.synchronizedList, чтобы сделать его потокобезопасным.
Анализ исходного кода
Поле связанного списка
/**
* 序列号
*/
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;
/**
* LinkedList长度，不可序列化
*/
transient int size = 0;
/**
* 首结点
*/
transient Node first;
/**
* 尾结点
*/
transient Node last;
Класс узла:
/**
* 结点类
*/
private static class Node {
// 当前结点所包含的值
E item;
// 后继结点
Node next;
// 前驱结点
Node prev;
//结点构造方法
Node(Node prev, E element, Node next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
>Метод строительства
/**
* 无参构造
*/
public LinkedList() {
}
/**
* 参数Collection的构造方法
*/
public LinkedList(Collection c) {
// 调用无参构造函数
this();
// 添加集合中所有的元素
addAll(c);
}
CRUD
Create
Новый (общедоступный) LinkedList имеет следующие методы:
public boolean add(E e);
public boolean offer(E e);
public void addLast(E e);
public boolean offerLast(E e);
/**
* 末尾插入元素
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
public boolean offer(E e) {
// 尾插元素
return add(e);
}
/**
* 尾插元素
*/
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
/**
* 尾插元素
*/
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
/**
* 尾插元素
*/
void linkLast(E e) {
//获取当前尾结点
final Node l = last;
//定义新结点，其前驱结点为尾结点，值为e，后继结点为null
final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
//将刚定义的新节点设为尾结点
last = newNode;
//若原尾结点为null，即原链表为null，则链表首结点也为newNode
if (l == null)
first = newNode;
//若不是原尾结点的后继设为newNode
else
l.next = newNode;
长度+1
size++;
改变次数+1
modCount++;
}
public void add(int index, E element);
public boolean addAll(Collection<? extends E> c);
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
/**
* 指定位置插入元素
*/
public void add(int index, E element) {
// 判断索引是否越界
checkPositionIndex(index);
// 若指定位置在尾部，则尾插元素;若不在调通用方法指定位置插入
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
/**
* 尾插集合所有元素
*/
public boolean addAll(Collection c) {
return addAll(size, c);
}
/**
* 指定位置插入集合所有元素
*/
public boolean addAll(int index, Collection c) {
//判断索引是否越界
checkPositionIndex(index);
//将集合转为数组
Object[] a = c.toArray();
//获取数组长度
int numNew = a.length;
//若数组长度为0，即没有要插入的元素返回false
if (numNew == 0)
return false;
//succ为原index位置上结点，pred为succ前驱结点
Node pred, succ;
//若是尾部，succ为null，pred为尾结点
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
//若不是succ为index位置结点，pred为其前驱结点
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//for循环遍历集合
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//定义一个新结点，其前驱结点为pred，结点值为e，后继结点为null
Node newNode = new Node<>(pred, e, null);
//若前驱结点为null，则将newNode设为首结点
if (pred == null)
first = newNode;
else
//若存在前驱结点，将其后继赋为newNode
pred.next = newNode;
类似于迭代器的next，将newNode指向下一个需插入结点位置的前驱
pred = newNode;
}
//若是尾插，则最后添加元素为尾结点
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
//若不是，最后添加的结点后继指向原index位置上的succ
pred.next = succ;
//succ的前驱指向最后添加的结点
succ.prev = pred;
}
//长度+numNew
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
private void checkPositionIndex(int index) {
//若index不在[0，size]区间内则抛越界异常
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
/**
* 获取指定位置结点
*/
Node node(int index) {
// 若指定索引小于LinkedList长度一半，则从首结点开始遍历;若不是从尾结点开始遍历
if (index < (size >> 1)) {
Node x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
/**
* 中间插入
*/
void linkBefore(E e, Node succ) {
// 获取原索引上元素前驱结点pred
final Node pred = succ.prev;
// 定义新结点，其前驱结点为pred，结点值为e，后继为succ
final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 将succ的前驱结点设为newNode
succ.prev = newNode;
// pred为空，即succ为原首结点，那么将新定义的newNode设为新首结点
if (pred == null)
first = newNode;
else
//否则pred后继结点设为newNode
pred.next = newNode;
//长度+1
size++;
//修改次数+1
modCount++;
}
public boolean offerFirst(E e);
public void addFirst(E e);
public void push(E e);
/**
* 头插指定元素
*/
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
/**
* 头插指定元素
*/
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
/**
* 头插
*/
private void linkFirst(E e) {
//获取当前首结点
final Node f = first;
//定义新结点，前驱为null，结点值为e，后驱为f
final Node newNode = new Node<>(null, e, f);
//将newNode设为首结点
first = newNode;
//若首结点为null，尾结点设为newNode，若不是原首结点前驱设为newNode
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
长度+1
size++;
modCount++;
}
Retrieve
Запрос LinkedList (общедоступный) имеет следующие методы:
public boolean contains(Object o);
public int size();
public E element();
public E get(int index);
public E getFirst();
public E getLast();
public int indexOf(Object o);
public int lastIndexOf(Object o);
public int size();
public E peek();
public E peekFirst();
public E peekLast();
/**
* 查询是否包含此元素
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
/**
* 循环从头遍历找出指定元素索引，-1表示不存在该元素
*/
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
/**
* 查询LinkedList长度
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 获取首结点值，若链表为空会抛异常
*/
public E element() {
return getFirst();
}
/**
* 获取首结点值，若链表为空会抛异常
*/
public E getFirst() {
final Node f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
/**
* 获取首结点值，若无首结点返回null
*/
public E peek() {
final Node f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
/**
* 获取首结点值，若无首结点返回null
*/
public E peekFirst() {
final Node f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
/**
* 获取指定索引元素
*/
public E get(int index) {
//校验是否越界
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
/**
* 获取尾结点，，若链表为空会抛异常
*/
public E getLast() {
final Node l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
/**
* 获取尾结点值，若链表为空返回null
*/
public E peekLast() {
final Node l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
/**
* 循环从尾遍历找出指定元素索引，-1表示不存在该元素
*/
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
Update
public E set(int index, E element);
/**
* 修改指定位置结点值，返回被替换结点值
*/
public E set(int index, E element) {
//校验index是否越界
checkElementIndex(index);
//获取当前index位置上结点
Node x = node(index);
//获取此结点值
E oldVal = x.item;
//修改结点值
x.item = element;
//返回被替换结点值
return oldVal;
}
Delete
public E remove();
public E remove(int index);
public boolean remove(Object o);
public E removeFirst();
public boolean removeFirstOccurrence(Object o);
public E removeLast();
public boolean removeLastOccurrence(Object o);
public void clear();
public E poll();
public E pollFirst();
public E pop();
/**
* 获取并删除首结点值，若链表为空则抛出异常
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
public E pop() {
return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
final Node f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
/**
* 获取并删除首结点，若链表为空返回null
*/
public E poll() {
final Node f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E pollFirst() {
final Node f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node f) {
//获取首结点值
final E element = f.item;
//获取首结点后继
final Node next = f.next;
//删除首结点
f.item = null;
f.next = null; // help GC
//原后继结点设为首结点
first = next;
//若后继结点为null，尾结点设为null;若不是后继结点的前驱结点设为null
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
//长度-1
size--;
modCount++;
return element;
}
/**
* 删除指定位置结点
*/
public E remove(int index) {
//校验index是否越界
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
/**
* 删除指定结点
*/
E unlink(Node x) {
// 获取指定结点值
final E element = x.item;
// 获取指定结点后继
final Node next = x.next;
// 获取指点结点前驱
final Node prev = x.prev;
// 若前驱为null，则后继结点设为首结点
if (prev == null) {
first = next;
} else {
//若不是，指定结点后继结点设为指定结点前驱结点后继，指定结点的前驱设为null
prev.next = next;
x.prev = null;
}
//若后继结点为空，则前驱结点设为尾结点
if (next == null) {
last = prev;
} else {
//若不是，指定结点前驱结点设为指定结点后继结点前驱，指定结点的后继设为null
next.prev = prev;
x.next = null;
}
//指定结点值设为null
x.item = null;
//长度-1
size--;
modCount++;
//返回被删除的结点值
return element;
}
/**
* for循环从头遍历，删除第一次出现的指定元素
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
* 删除从头开始第一出现的指定结点
*/
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
/**
* 删除尾结点，若链表为空抛异常
*/
public E removeLast() {
final Node l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
/**
* 删除尾结点，若链表为空返回null
*/
public E pollLast() {
final Node l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
/**
* 删除尾结点
*/
private E unlinkLast(Node l) {
// 获取尾结点值
final E element = l.item;
// 获取尾结点前驱
final Node prev = l.prev;
// 删除尾结点
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
// 将原尾结点前驱设为尾结点
last = prev;
// 若原尾结点的前驱结点为空，则首结点设为null
if (prev == null)
first = null;
else
//若不为null，原原尾结点的前驱结点的后继结点设为null
prev.next = null;
//长度-1
size--;
modCount++;
return element;
}
/**
* 删除最后出现的结点
*/
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
* 清空LinkedList
*/
public void clear() {
//循环遍历LinkedList，删除所有结点
for (Node x = first; x != null; ) {
Node next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
//首尾结点置空
first = last = null;
//长度设为0
size = 0;
modCount++;
}
преобразовать массив
public Object[] toArray() {
// 声明一个LinkedList长度的数组
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
//for遍历一一添加
for (Node x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
Легко рвется руками
public class LinkedList {
private int size;
private Node first;
private Node last;
public LinkedList() {
}
public void add(Object obj) {
final Node lastNode = last;
Node newNode = new Node(lastNode, obj, null);
if (lastNode == null) {
first = newNode;
} else {
lastNode.next = newNode;
}
last = newNode;
size++;
}
public void add(int index, Object obj) {
final Node node = getNode(index);
final Node preNode = node.pre;
if (index == size) {
add(obj);
return;
}
Node newNode = new Node(preNode, obj, node);
node.pre = newNode;
if (preNode == null) {
first = newNode;
} else {
preNode.next = newNode;
}
size++;
}
public Object get(int index) {
return getNode(index).item;
}
private Node getNode(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
throw new IndexOutOfBoundsException("越界");
}
if (index < size << 1) {
Node node = first;
for (int i = 0; i < index; i++) {
node = node.next;
}
return node;
} else {
Node node = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--) {
node = node.pre;
}
return node;
}
}
public void set(int index, Object obj) {
Node node = getNode(index);
node.item = obj;
}
public void remove(int index) {
final Node node = getNode(index);
final Node preNode = node.pre;
final Node nextNode = node.next;
if (preNode == null) {
first = nextNode;
} else {
preNode.next = nextNode;
node.pre = null;
}
if(nextNode == null){
last = preNode;
} else {
nextNode.pre = preNode;
node.next = null;
}
node.item = null;
size--;
}
private static class Node {
private Object item;
private Node pre;
private Node next;
public Node(Node pre, Object item, Node next) {
this.item = item;
this.pre = pre;
this.next = next;
}
}
}
Эпилог
также введено ранееArrayList, чтобы суммировать их различия:
①.ArrayList эквивалентен динамическому массиву, а LinkedList эквивалентен двусвязному списку, который можно использовать как стек, очередь и двустороннюю очередь.
②.ArrayList поддерживает произвольный доступ, в то время как LinkedList должен двигаться шаг за шагом, чтобы найти позицию индекса
③. ArrayList может потребоваться расширить зарезервированную память, LinkedList не требуется
④. Операции вставки и удаления ArrayList (не хвостовые) требуют копирования массива, а LinkedList нужно только изменить предшественника и преемника узла.