LinkedList
1、概述
LinkedList 是 List 和 Deque 接口的双向链表实现，所有实现都不是同步的，非线程安全。
它的插入、删除操作比 ArrayList 更高效，随机访问的效率相比较更差。
2、继承类实现接口
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
LinkedList 继承自 AbstractSequenceList，实现了 List、Deque、Cloneable、java.io.Serializable 接口。AbstractSequenceList 提供了 List 接口骨干性的实现以减少实现 List 接口的复杂度，Deque 接口定义了双端队列的操作。
在 LinkedList 中，除了本身自己的方法外，还提供了一些可以使其作为栈、队列或者双端队列的方法。
3、变量
transient int size = 0; // 长度
transient Node<E> first; // 头指针
transient Node<E> last; // 尾指针
private static class Node<E> { // 内部静态类
E item; // 元素值
Node<E> next; // 后继
Node<E> prev; // 前驱
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
4、构造方法
public LinkedList() { // 构造一个空链表
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c); // 根据c构造LinkedList
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); // 检查范围
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0) // 如果c为空就返回false
return false;
Node<E> pred, succ; // 前驱和后继节点
if (index == size) { // 如果到最后add，那么前驱就是last，后继为null
succ = null;
pred = last;
} else { // 否则后继为index处节点，前驱为后继前一个
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); // 这里确定了前驱节点，找后继节点就行
if (pred == null) // 最前面添加就将newNode赋给first
first = newNode;
else // 否则让前驱节点的后继为newNode
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
if (succ == null) { // 后继为空说明last为最后添加的Node
last = pred;
} else { // 否则将pred和succ连起来
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
5、重要方法
linkFirst(E e)：将节点插入链表头。
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first; // f记录之前的链表头
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 新节点，pre为空，next为f
first = newNode; // 新节点赋给first
if (f == null) // 空节点
last = newNode;
else
f.prev = newNode; // f前驱为新节点
size++;
modCount++;
}
linkLast(E e)：将节点插入链表尾。
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last; // l记录尾节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //新节点，pre为l，next为空
last = newNode; // 新节点赋给last
if (l == null) // 空节点
first = newNode;
else
l.next = newNode; // l后继为新节点
size++;
modCount++;
}
linkBefore(E e, Node：在非空节点 succ 之前插入 e。
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev; // 先找到succ的前驱
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); // 建好新节点
succ.prev = newNode; // 将succ前驱改为新节点
if (pred == null) // 插在首尾
first = newNode;
else
pred.next = newNode; // 将pred的后继改为新节点
size++;
modCount++;
}
unlinkFirst(Node：删除非空的头结点 f。
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null) // 如果只有一个节点
last = null;
else
next.prev = null; // next为头结点
size--;
modCount++;
return element; // 返回头结点值
}
unlinkLast(Node：删除非空的尾节点 l。
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null) // 只有一个节点
first = null;
else
prev.next = null; // prev为尾节点
size--;
modCount++;
return element; // 返回尾节点值
}
unlink(Node：删除非空的节点 x。
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) { // 头结点
first = next;
} else {
prev.next = next; // 前后连接
x.prev = null;
}
if (next == null) { // 尾结点
last = prev;
} else {
next.prev = prev; // 后前连接
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
public的get、add、remove方法
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException(); // NoSuchElementException
return f.item;
}
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException(); // NoSuchElementException
return l.item;
}
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException(); // NoSuchElementException
return unlinkFirst(f);
}
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException(); // NoSuchElementException
return unlinkLast(l);
}
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
public int size() {
return size;
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) { // null则找到它移除
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) { // 非null用equals比较
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
public void clear() {
// Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
// - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
// more than one generation
// - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
for (Node<E> x = first; x != null; ) { // 全部置空，方便GC
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) { // 前半部分
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else { // 后半部分
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal; // 返回旧值
}
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size) // 最后add
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index)); // 在index处的节点前添加
}
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
indexOf(Object o)、lastIndexOf(Object o)：对象第一次和最后一次出现的位置。
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) { // null用==
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { // 从前到后
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { // 从后到前
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
队列操作
public E peek() { // 队首
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
public E element() { // 队首，可能抛异常
return getFirst();
}
public E poll() { // 移除并返回队首
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E remove() { // 移除并返回队首，可能抛异常
return removeFirst();
}
public boolean offer(E e) { // 队尾add
return add(e);
}
双向队列操作
public boolean offerFirst(E e) { // 队首添加
addFirst(e);
return true;
}
public boolean offerLast(E e) { // 队尾添加
addLast(e);
return true;
}
public E peekFirst() { // 队首值
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
public E peekLast() { // 队尾值
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
public E pollFirst() { // 移除队首
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E pollLast() { // 移除队尾
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
public void push(E e) { // 队首添加
addFirst(e);
}
public E pop() { // 队首移除
return removeFirst();
}
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { // 移除第一次出现的该对象
return remove(o);
}
public boolean removeLastOccurrence(Object o) { // 移除最后一次出现的该对象
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
其他方法
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// Put clone into "virgin" state
clone.first = clone.last = null; // 将superClone置空
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// Initialize clone with our elements
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
public Object[] toArray() { // 转数组
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
if (a.length > size) // 如果给定的数组长度大于链表长度
a[size] = null;
return a;
}