【数据结构】链表和LinkedList的理解和使用

目录

1.前言

2.链表

 2.1链表的概念以及结构

2.2链表的实现

3.LinkedList的使用

 3.1什么是LinkedList

3.2LinkedList的使用 

2.常用的方法介绍

4. ArrayList和LinkedList的区别

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1.前言

  在上一篇文章中我们介绍了顺序表，ArrayList的底层原理和具体的使用，但是当我们想进行频繁的插入和删除的时候，这种存储数据的方式，时间复杂度是O(N),这种数据结构并不适合平凡的插入和删除。那么有没有一种数据结构在进行这种操作的时候，时间复杂度为O(1)呢?

 那么本篇文章就给大家介绍一种，适合频繁的插入和删除操作的数据结构—链表，在进行这些操作的时候，它的时间复杂度为O(1).

2.链表

 2.1链表的概念以及结构

 链表是一种物理存储结构上非连续存储结构，数据元素的逻辑顺序是引用（地址）链接次序实现的

如上图的火车一样，每一节车厢代表链表的一个节点，它们链接在一起组成了火车,也就是我们的链表。

  实现链表的结构非常多样，可以是双向或者单向，也可以带头或者不带头，还有循环和非循环。

我们着重学习和了解单向无头不循环链表

在Java集合框架库中，LinkedList底层实现是无头双向循环链表。

2.2链表的实现

 接下来我来给大家自定义一个链表的实现:其中有对链表的增删改查

public class MyLinkedList {
    // 1、无头单向非循环链表实现
    class Node{
        private int val;
        private Node next;
        public Node(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    public Node head;
        //头插法
        public void addFirst(int data){
            Node node=new Node(data);
            if(head==null){
                head=node;
            }else {
                node.next=head;
                head=node;
            }
        } //尾插法
        public void addLast(int data){
            Node node=new Node(data);
            if(head==null) {
                head = node;
            }else {
                Node cur=head;
                while (cur.next!=null){
                    cur=cur.next;
                }
                cur.next=node;
            }

        } //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
        public void addIndex(int index,int data){
            Node node=new Node(data);
            if(index == 0){
                node.next=head;
                head=node;
                return;
            }
            int count=index-1;
            Node cur=head;
            while (count!=0){
                cur=cur.next;
                count --;
            }
            node.next=cur.next;
            cur.next=node;

        } //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
        public boolean contains(int key){
            Node cur=head;
            while (cur != null){
                if(cur.val == key){
                    return true;
                }
                    cur=cur.next;
            }
            return false;
        } //删除第一次出现关键字为key的节点
        public void remove(int key){
            Node cur=this.head;
            if(cur.val == key){
                head=cur.next;
            }
            while (cur.next!=null){
                if(cur.next.val == key){
                    cur.next=cur.next.next;
                    return;
                }
                else {
                    cur=cur.next;
                }

            }
        }
    //删除所有值为key的节点
    public void removeAllKey(int key){
        Node cur=this.head;
        if(cur.val == key){
            head=cur.next;
        }
        while (cur.next!=null){
            if(cur.next.val == key){
                cur.next=cur.next.next;
            }
            else {
                cur=cur.next;
            }

        }
    }
        public void display(){
            Node cur=head;
            while (cur!=null){
                System.out.print(cur.val +" ");
                cur=cur.next;
            }
        }

}

3.LinkedList的使用

 3.1什么是LinkedList

  LinkedList的底层是双向链表结构(链表后面介绍)，由于链表没有将元素存储在连续的空间中，元素存储在单独的节点中，然后通过引用将节点连接起来了，因此在在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。

在集合框架中，LinkedList也实现了List接口，具体如下：

【说明】
1. LinkedList实现了List接口
2. LinkedList的底层使用了双向链表
3. LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问
4. LinkedList的任意位置插入和删除元素时效率比较高，时间复杂度为O(1)
5. LinkedList比较适合任意位置插入的场景

3.2LinkedList的使用 

1.构造

方法	解释
LinkedList()	无参构造
public LinkedList(Collection c)	使用其他集合容器中元素构造List

2.常用的方法介绍

方法	解释
boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection c)	尾插 c 中的元素
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个 o 的下标
List subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

4. ArrayList和LinkedList的区别

不同点	ArrayList	LinkedList
存储空间上	物理上一定连续	逻辑上连续，但物理上不一定连续
随机访问	支持O(1)	不支持：O(N)
头插	需要搬移元素，效率低O(N)	只需修改引用的指向，时间复杂度为O(1)
插入	空间不够时需要扩容	没有容量的概念
应用场景	元素高效存储+频繁访问	任意位置插入和删除频繁