C#中LinkedList＜T＞的快速上手

1. 基础

1.1 介绍

1. 命名空间：位于 System.Collections.Generic 命名空间中。
2. LinkedList< T> 是 C# 中的一个泛型集合，这个集合实现了一个双向链表；
3. 集合的每个元素都是一个链表节点（LinkedListNode< T> 类型）；
4. 每个 LinkedListNode< T> 对象包含三个关键部分：
   • Value：存储实际的数据（泛型类型 T）。
   • Next：指向链表中下一个 LinkedListNode< T> 的引用。
   • Previous：指向链表中上一个 LinkedListNode< T> 的引用。

LinkedList< T> 提供了在序列中快速添加和删除元素的功能，特别是在表头和表尾。

1.2 常用属性

Count：获取链表中的节点数。
First：获取链表的第一个节点（LinkedListNode< T> 类型）。
Last：获取链表的最后一个节点（LinkedListNode< T> 类型）。

1.3 常用方法

AddAfter(LinkedListNode, T)：在指定节点之后添加一个新节点。
AddBefore(LinkedListNode, T)：在指定节点之前添加一个新节点。
AddFirst(T)：在链表的开头添加一个新节点。
AddLast(T)：在链表的末尾添加一个新节点。
Clear()：移除链表中的所有节点。
Contains(T)：判断链表是否包含特定值。
Remove(T)：移除链表中的第一个匹配项。
RemoveFirst()：移除链表的第一个节点。
RemoveLast()：移除链表的最后一个节点。

2 实例及时间复杂度分析

2.1 实例

LinkedList<string> linkedList = new LinkedList<string>();

// 增加：在链表尾部添加新元素
linkedList.AddLast("Item 1");
linkedList.AddLast("Item 2");
Console.WriteLine($"当前元素个数{linkedList.Count}");

// 增加：在链表头部添加新元素
linkedList.AddFirst("Item 0");
Console.WriteLine($"当前元素个数{linkedList.Count}");

// 查找：查找链表中是否存在某个元素
Console.WriteLine("Contains 'Item 1': " + linkedList.Contains("Item 1"));

// 修改：首先找到元素，然后修改其 Value
var node = linkedList.Find("Item 1");
if (node != null)
{
    node.Value = "Item 1 Updated";
    Console.WriteLine("Updated 'Item 1' to 'Item 1 Updated'");
}

// 删除：移除特定元素
linkedList.Remove("Item 2");
Console.WriteLine("Removed 'Item 2'");

// 删除：移除第一个和最后一个元素
linkedList.RemoveFirst();
linkedList.RemoveLast();
Console.WriteLine("Removed first and last items");

// 遍历链表
Console.WriteLine("Current LinkedList:");
foreach (var item in linkedList)
{
    Console.WriteLine(item);
}

2.2 时间复杂度分析

1. 增加元素：

   • AddLast 和 AddFirst 方法分别在链表的尾部和头部添加新元素。这些操作的时间复杂度是 O(1)，因为它们只涉及到更新几个节点的引用。

2. 查找

   • Contains 方法和 Find 方法用于查找元素。这些操作的时间复杂度是 O(n)，因为最坏情况下可能需要遍历整个链表。

3. 修改

   • 首先使用 Find 方法找到节点（时间复杂度 O(n)），然后更新其 Value 属性。修改节点值的操作是 O(1)。

4. 删除

   • Remove 方法根据值移除元素。它首先需要找到元素（时间复杂度 O(n)），然后更新相邻节点的引用来移除它（时间复杂度 O(1)）。
   • RemoveFirst 和 RemoveLast 分别移除链表的第一个和最后一个元素。这些操作的时间复杂度是 O(1)，因为只需要改变几个引用。

3 总结

LinkedList< T> 的许多操作都具有较低的时间复杂度，特别是那些涉及到链表头部和尾部的操作;

然而，查找和删除特定值的操作可能涉及到遍历整个链表，这使得它们的时间复杂度增加到 O(n)。