数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用

文章目录

  • 1. ArrayList存在的问题
  • 2. 链表定义
    • 2.1 链表的概念及结构
    • 2.2 链表的组合类型
  • 3. 链表的实现
    • 3.1 单向、不带头、非循环链表的实现
    • 3.2 双向、不带头节点、非循环链表的实现
  • 4.LinkedList的使用
    • 4.1 什么是LinkedList
    • 4.2 LinkedList的使用
      • 4.2.1. LinkedList的构造
      • 4.2.2. LinkedList的其他常用方法介绍
      • 4.2.3. LinkedList的遍历
  • 5. ArrayList和LinkedList的区别

1. ArrayList存在的问题

  1. ArrayList底层使用连续的空间,任意位置插入或删除元素时,需要将该位置后序元素整体往前或者往后搬移,故时间复杂度为O(N)
  2. 增容需要申请新空间,拷贝数据,释放旧空间。会有不小的消耗。
  3. 增容一般是呈2倍的增长,势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100,满了以后增容到200,我们再继续插入了5个数据,后面没有数据插入了,那么就浪费了95个数据空间。

由于其底层是一段连续空间,当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时,就需要将后序元素整体往前或者往后搬移,时间复杂度为O(n),效率比较低,因此ArrayList不适合做任意位置插入和删除比较多的场景。因此:java集合中又引入了LinkedList,即链表结构。

2. 链表定义

2.1 链表的概念及结构

链表是一种常见的数据结构,它由一系列节点组成,每个节点包含两部分:数据元素 (value) 和指向下一个节点的指针 ( next 域 )。通过这些节点的连接,可以形成一个链式结构。

【单个节点】:
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节点(Node):链表的基本单元,包含数据域和next指针域。数据域可以是任意类型的数据,指针指向下一个节点。每个节点都是一个对象。

【节点组成的链式结构】:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

结论: 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通过链表中的引用链接次序实现的 。

2.2 链表的组合类型

1、单向或者双向

根据节点的指针数量,链表可以分为单向链表和双向链表。
单向链表每个节点只有一个指针,指向下一个节点;
在这里插入图片描述

双向链表每个节点有两个指针,分别指向前一个节点和后一个节点。
在这里插入图片描述

2、带头或者不带头

带头节点的链表在第一个节点之前有一个额外的头节点,用于标识链表的起始位置。(head的value是无意义的,如果想从最开头插入数据时,head是不可变的,从head后面插入)
在这里插入图片描述

不带头节点的链表则直接以第一个节点作为链表的起始位置。(head是第一个节点,有value的,如果想从最开头插入数据时,head是可变的,变成新插入的节点)
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3、是否循环:

在这里插入图片描述
循环链表是在链表的尾部节点和头部节点之间形成一个循环连接,使得链表的最后一个节点指向头部节点。
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结合上述结构可以组合出8中链表种类:
单向、带头节点、非循环链表
单向、带头节点、循环链表

单向、不带头节点、非循环链表(重点)
单向、不带头节点、循环链表

双向、不带头节点、非循环链表(重点)
双向、不带头节点、循环链表

双向、带头节点、非循环链表
双向、带头节点、循环链表

3. 链表的实现

3.1 单向、不带头、非循环链表的实现

  1. 节点的定义
	//静态内部类定义节点
    public static class ListNode {
        public int data;//数据域
        public ListNode next;//指向下一个节点

        public ListNode(int data) {
            this.data = data;
        }
    }

    public ListNode head; // 表示当前链表的头节点 方便找到链表的第一个元素

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2. 创建链表(穷举法)

public void createLinkedList() {
        ListNode node1 = new ListNode(12);
        ListNode node2 = new ListNode(23);
        ListNode node3 = new ListNode(34);
        ListNode node4 = new ListNode(45);
        ListNode node5 = new ListNode(56);

        //把链表的节点连起来
        node1.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;

        //使用head节点来记录链表的入口
        this.head = node1;
    }

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使用debug,发现所有节点链接起来了
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之后,可以使用head节点,获取所有的节点

  1. 打印链表

(1) 怎么从一个节点走向下一个节点
移动head,走向下一个节点,使用head = head.next;就可以实现
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(2)怎么判断所有节点都遍历完
当head指向null时,则所有节点遍历完毕
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 public void display() {
        ListNode cur = this.head;//防止其他方法无法使用head,无法找到链表的第一个元素,使用临时变量cur
        while (cur != null) {//当cur指向null时,则所有节点遍历完,循环结束
            System.out.print(cur.value + " ");
            cur = cur.next;//不断移动cur指向下一个节点
        }
        System.out.println();
    }
  1. 头插法添加数据

头插法插入数据分为三步:
(1)实例化一个节点
(2)改变插入结点的next指向原来链表的第一个节点
(3)改变head指向新节点
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@Override
    public void addFirst(int data) {

        ListNode listNode = new ListNode(data);
        if (this.head == null) {
            this.head = listNode;
        } else {
            listNode.next = this.head;
            this.head = listNode;
        }
    }
  1. 尾插法添加数据

尾插法添加数据分为二步:
(1)实例化一个节点
(2)找到最后一个节点
(3)将链表的原来的最后一个节点指向新的节点
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public void addLast(int data) {
        ListNode listNode = new ListNode(data);
        if (this.head == null) {
            this.head = listNode;
        } else {
            ListNode cur = this.head;
            while (cur.next != null) {
                cur = cur.next;
            }
            cur.next = listNode;
        }
    }

【小总结】:

  • 如果想让cur指向最后一个节点的位置,使用cur.next == null
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  • 如果想把整个链表遍历完成,那么就是cur == null
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5.任意位置插入,第一个数据节点为0号下标

在链表随意位置插入数据分为四步:
(1)找到该节点要插入位置的前一个节点cur(前一个节点的原因,可以由前一个节点得到后一个节点,无法无法从后一个节点得到前一个结点),让cur走index-1步。
(2)实例化一个节点
(3)让新插入的节点的next指向要插入位置的节点,listNode.next = cur.next;
(4)让要插入位置的前一个节点cur的next指向新节点,cur.next = listNode;
注意:(3)和(4)的顺序要正确,再插入一个节点时,一定要先绑定后面这个节点
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 public void addIndex(int index, int data) {
        if(index<0||index>size()){//要先判断index的合法性
            throw new  IndexOutOfBounds("链表下标越界");//自定义异常链表下标越界
        }
        if(index == 0){//在第一个位置插入,使用头插法的方法
            addFirst(data);
        }else if(index == size()){//在最后一个位置插入,使用尾插法的方法
            addLast(data);
        }else {//在中间位置插入
            ListNode listNode = new ListNode(data);//要插入的节点
            ListNode cur = searchPrev(index);//要插入位置的前一个节点
            listNode.next = cur.next;
            cur.next = listNode;
        }
    }

    private ListNode searchPrev(int index){
        ListNode cur = this.head;
        int count = 0;
        while (count != index -1){
            cur = cur.next;
            count++;
        }
        return cur;
    }

  1. 删除第一次出现关键字为key的节点
    删除链表中的节点分为三步:
    (1)找到要删除节点的前一个节点cur
    (2) 标记要删除的要素(也可以不要这一步)ListNode del = cur.next;
    (3)让cur的next指向要删除的节点的下一个节点(要删除的节点没有被引用,JVM会自动回收)
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    在第一步中找到要删除节点的前一个节点cur,需要找到cur.next.value 和 key的值相等的节点,如果是引用类型时,现需要使用equals()方法,而不是==
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    还有一种情况,当要删除的数据是第一个节点时,只需要让head指向第二个节点即可做到删除第一个节点
    数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第16张图片
 	public void remove(int key) {
 	//当要删除的数据是第一个节点
        if (this.head.value == key) {
            this.head = this.head.next;
        } else {
        //找到前驱
            ListNode cur = getPrev(key);
            //判断前驱是否存在
            if (cur == null) {
                System.out.println("要删除的数字不存在");
            } else {
            //删除节点
                ListNode del = cur.next;
                cur.next = del.next;
            }
        }
    }

    private ListNode getPrev(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            if (cur.next.value == key) {
                return cur;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return null;
    }
  1. 删除所有值为key的节点

删除所有值为key的节点分为三步:
(1)遍历链表,找到要删除节点cur
(2) 让cur的上一个节点指向cur的下一个节点,删除cur
(3)继续遍历链表,找到所有与key相等的节点,重复(1)(2)步骤,直至遍历完链表

数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第17张图片

还有要考虑一种情况,当要删除的数据是第一个节点时,只需要让head指向第二个节点即可做到删除第一个节点
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第18张图片

public void removeAllKey(int key) {
        if(this.head == null){
            return;
        }
        ListNode prev = this.head;
        ListNode cur = this.head.next;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        if (this.head.value == key) {
            this.head = this.head.next;
            return;
        }
    }
  1. 清空链表

清空链表分为两种方式:
方式一:直接将head置为null(不推荐)
方式二:遍历节点,将每个节点的数值域和next域置为空
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public void clear() {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
//            cur.value = null;//  引用类型value要置为null
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        this.head = null;
    }

完整代码:
ILst接口:

public interface IList {
    //头插法
    public void addFirst(int data);
    //尾插法
    public void addLast(int data);
    //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);
    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    public boolean contains(int key);
    //删除第一次出现关键字为key的节点
    public void remove(int key);
    //删除所有值为key的节点
    public void removeAllKey(int key);
    //得到单链表的长度
    public int size();
    public void clear();
    public void display();
}

自定义异常IndexOutOfBounds类

public class IndexOutOfBounds extends RuntimeException{
    public IndexOutOfBounds(String message) {
        super(message);
    }
}

MyLinkedList类:

public class MyLinkedList implements IList {
    //静态内部类
    public static class ListNode {
        public int value;
        public ListNode next;

        public ListNode(int value) {
            this.value = value;
        }
    }

    public ListNode head; //方便找到链表的第一个元素

    public void createLinkedList() {
        ListNode node1 = new ListNode(12);
        ListNode node2 = new ListNode(23);
        ListNode node3 = new ListNode(34);
        ListNode node4 = new ListNode(45);
        ListNode node5 = new ListNode(56);

        //把表节点连起来
        node1.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;

        //使用head节点来记录链表的入口
        this.head = node1;

    }

    //头插法
    @Override
    public void addFirst(int data) {

        ListNode listNode = new ListNode(data);
        if (this.head == null) {
            this.head = listNode;
        } else {
            listNode.next = this.head;
            this.head = listNode;
        }
    }

    //尾插法
    @Override
    public void addLast(int data) {
        ListNode listNode = new ListNode(data);
        if (this.head == null) {
            this.head = listNode;
        } else {
            ListNode cur = this.head;
            while (cur.next != null) {
                cur = cur.next;
            }
            cur.next = listNode;
        }
    }

    @Override
    public void addIndex(int index, int data) {
        if (index < 0 || index > size()) {//要先判断index的合法性
            throw new IndexOutOfBounds("链表下标越界");//自定义异常链表下标越界
        }
        if (index == 0) {//在第一个位置插入,使用头插法的方法
            addFirst(data);
        } else if (index == size()) {//在最后一个位置插入,使用尾插法的方法
            addLast(data);
        } else {//在中间位置插入
            ListNode listNode = new ListNode(data);//要插入的节点
            ListNode cur = searchPrev(index);//要插入位置的前一个节点
            listNode.next = cur.next;
            cur.next = listNode;
        }

    }

    private ListNode searchPrev(int index) {
        ListNode cur = this.head;
        int count = 0;
        while (count != index - 1) {
            cur = cur.next;
            count++;
        }
        return cur;
    }

    @Override
    public boolean contains(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public void remove(int key) {
        if (this.head.value == key) {
            this.head = this.head.next;
        } else {
            ListNode cur = getPrev(key);
            if (cur == null) {
                System.out.println("要删除的数字不存在");
            } else {
                ListNode del = cur.next;
                cur.next = del.next;
            }
        }
    }

    private ListNode getPrev(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            if (cur.next.value == key) {
                return cur;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return null;
    }

    @Override
    public void removeAllKey(int key) {
        if (this.head == null) {
            return;
        }
        ListNode prev = this.head;
        ListNode cur = this.head.next;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        if (this.head.value == key) {
            this.head = this.head.next;
            return;
        }
    }

    @Override
    public int size() {
        int count = 0;
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            cur = cur.next;
            count++;
        }
        return count;
    }

    @Override
    public void clear() {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
//            cur.value = null;
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        this.head = null;
    }

    @Override
    public void display() {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.value + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

3.2 双向、不带头节点、非循环链表的实现

  1. 结点的定义
    static class ListNode {
        public int val;//数值域
        public ListNode next;//指针域,指向下一个节点
        public ListNode prev;//指针域,指向前一个节点

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第20张图片
2. 头插法
第一步:让新插入的next 指向head节点
第二步:让head节点的prev指向新插入的节点
第三步:让head指向新插入的节点
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第21张图片

 public void addFirst(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null){
            head = node;
            last = node;
        }else {
            node.next = head;
            head.prev = node;
            head = node;
        }
    }
  1. 尾插法
    第一步:让last节点的next指向新插入的节点
    第二步:让新插入的prev指向last节点
    第三步:让last指向新插入的节点
    数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第22张图片
 public void addLast(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null) {
            head = node;
            last = node;
        } else {
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }
  1. 在指定位置插入元素
    第一步:判断要插入的位置是否合法(0<=index<=链表的长度)
    第二步:判断要插入的节点是否在0位置,如果在0位置,那么就使用头插法
    第三步:判断要插入的节点是否在最后一个位置,如果在最后一个位置,那么就使用尾插法
    第四步:如果要在中间插入,需要插入位置前一个节点的next域指向新节点,新节点的next域指向插入位置的原来的节点,新节点的prev域指向需要插入位置前一个节点,需要插入位置的原来的节点的prev域指向新节点,改变四个指针域的指向便可以将新节点插入需要插入的位置。
    数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第23张图片
	public void addIndex(int index, int data) {
        int len = size();
        //index小于0,或者大于链表的长度,插入位置不合法
        if (index < 0 || index > len) {
            throw new IndexOutOfBounds("要插入的位置小于0或者超过链表的长度,该位置不合法");
        }
        //如果在第一个节点插入,使用头插法
        if (index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        //如果在最后一个节点插入,使用尾插法
        if (index == len) {
            addLast(data);
            return;
        }
        //中间位置
        //获取要插入的位置的节点
        ListNode cur = getNode(index);
        //新插入的节点
        ListNode node = new ListNode(data);
        //在中间位置插入节点元素
        ListNode prev = cur.prev;
        prev.next = node;
        node.next = cur;
        node.prev = prev;
        cur.prev = node;
    }
    public ListNode getNode(int index) {
        ListNode cur = this.head;
        while (index != 0) {
            index--;
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }

5.删除指定节点
总共分为三种情况,分别如下:
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第24张图片
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第25张图片
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第26张图片
特殊情况:还需要考虑一种特殊情况,当量表中只存在一个节点,并且该结点时需要删除的节点的情况
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第27张图片

    public void  remove(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            //判断是否找到目标节点
            if(cur.val == key) {
                //要删除的节点是头节点的情况
                if(cur == head) {
                    head = head.next;
                    //链表中只有头节点一个节点,删除之后链表为空链表,last需要置为null
                    if(head == null) {
                        last = null;
                    }else {
                        //链表中不止一个节点,需要将头节点的prev置为null
                        head.prev = null;
                    }
                    return;
                }
                //要删除的节点是尾节点的情况
                if(cur == last) {
                    cur.prev.next = cur.next;
                    last = last.prev;
                    return;
                }
                //要删除的节点是中间的节点的情况
                cur.prev.next = cur.next;
                cur.next.prev = cur.prev;
                return;
            }else {
                cur = cur.next;
            }
        }
        System.out.println("该节点不存在");
    }
  1. 链表置空
    方式一:
		head=null; 
		last=null;

方式二:
1.使用cur局部变量,遍历链表,将每一个节点都置为null
2.将头节点和尾节点置为空

数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第28张图片

public void clear() {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
            //如果是引用类型,还需要将数值域置为空
//            cur.val = null;
            cur.prev = null;
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        head = null;
        last = null;
    }

【完整代码】:
双向、不带头节点、非循环链表的实现:LinkedList .class

public class LinkedList2 implements IList {
    static class ListNode {
        public int val;//数值域
        public ListNode next;//指针域,指向下一个节点
        public ListNode prev;//指针域,指向前一个节点

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public ListNode head;
    public ListNode last;

    @Override
    public void addFirst(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null) {
            head = node;
            last = node;
        } else {
            node.next = head;
            head.prev = node;
            head = node;
        }
    }

    @Override
    public void addLast(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null) {
            head = node;
            last = node;
        } else {
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }

    @Override
    public void addIndex(int index, int data) {
        int len = size();
        //index小于0,或者大于链表的长度,插入位置不合法
        if (index < 0 || index > len) {
            throw new IndexOutOfBounds("要插入的位置小于0或者超过链表的长度,该位置不合法");
        }
        //如果在第一个节点插入,使用头插法
        if (index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        //如果在最后一个节点插入,使用尾插法
        if (index == len) {
            addLast(data);
            return;
        }
        //中间位置
        //获取要插入的位置的节点
        ListNode cur = getNode(index);
        //新插入的节点
        ListNode node = new ListNode(data);
        //在中间位置插入节点元素
        ListNode curPrev = cur.prev;
        curPrev.next = node;
        node.next = cur;
        node.prev = curPrev;
        cur.prev = node;
    }

    public ListNode getNode(int index) {
        ListNode cur = this.head;
        while (index != 0) {
            index--;
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }

    @Override
    public boolean contains(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if (cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public void remove(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            //判断是否找到目标节点
            if (cur.val == key) {
                //要删除的节点是头节点的情况
                if (cur == head) {
                    head = head.next;
                    //链表中只有头节点一个节点,删除之后链表为空链表,last需要置为null
                    if (head == null) {
                        last = null;
                    } else {
                        //链表中不止一个节点,需要将头节点的prev置为null
                        head.prev = null;
                    }
                } else if (cur == last) {
                    //要删除的节点是尾节点的情况
                    cur.prev.next = cur.next;
                    last = last.prev;
                } else {
                    //要删除的节点是中间的节点的情况
                    cur.prev.next = cur.next;
                    cur.next.prev = cur.prev;
                }
                return;
            } else {
                cur = cur.next;
            }
        }
        System.out.println("该节点不存在");
    }

    @Override
    public void removeAllKey(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            //判断是否找到目标节点
            if (cur.val == key) {
                //要删除的节点是头节点的情况
                if (cur == head) {
                    head = head.next;
                    //链表中只有头节点一个节点,删除之后链表为空链表,last需要置为null
                    if (head == null) {
                        last = null;
                    } else {
                        //链表中不止一个节点,需要将头节点的prev置为null
                        head.prev = null;
                    }
                } else if (cur == last) {
                    //要删除的节点是尾节点的情况
                    cur.prev.next = cur.next;
                    last = last.prev;
                } else {
                    //要删除的节点是中间的节点的情况
                    cur.prev.next = cur.next;
                    cur.next.prev = cur.prev;
                }
                cur = cur.next;

            }
            System.out.println("该节点不存在");
        }
    }

    @Override
    public int size() {
        int count = 0;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            cur = cur.next;
            count++;
        }
        return count;
    }

    @Override
    public void clear() {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
//            cur.val = null;
            cur.prev = null;
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        head = null;
        last = null;
    }

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

4.LinkedList的使用

4.1 什么是LinkedList

LinkedList 的官方文档
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。
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第29张图片
在集合框架中,LinkedList也实现了List接口,具体如下:
数据结构----链表介绍、模拟实现链表、链表的使用_第30张图片

【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

4.2 LinkedList的使用

4.2.1. LinkedList的构造

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
public static void main(String[] args) {
    // 构造一个空的LinkedList
    List<Integer> list1 = new LinkedList<>();
    
    List<String> list2 = new java.util.ArrayList<>();
    list2.add("JavaSE");
    list2.add("JavaWeb");
    list2.add("JavaEE");
    // 使用ArrayList构造LinkedList
    List<String> list3 = new LinkedList<>(list2);
}

4.2.2. LinkedList的其他常用方法介绍

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
public static void main(String[] args) {
    LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
    list.add(1);   // add(elem): 表示尾插
    list.add(2);
    list.add(3);
    list.add(4);
    list.add(5);
    list.add(6);
    list.add(7);
    System.out.println(list.size());
    System.out.println(list);
    
    // 在起始位置插入0
    list.add(0, 0);  // add(index, elem): 在index位置插入元素elem
    System.out.println(list);
    
    list.remove();         // remove(): 删除第一个元素,内部调用的是removeFirst()
    list.removeFirst();    // removeFirst(): 删除第一个元素
    list.removeLast();    // removeLast(): 删除最后元素
    list.remove(1);  // remove(index): 删除index位置的元素
    System.out.println(list);
    
    // contains(elem): 检测elem元素是否存在,如果存在返回true,否则返回false
    if(!list.contains(1)){
        list.add(0, 1);
   }
   list.add(1);
    System.out.println(list);
    System.out.println(list.indexOf(1));   // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置
    System.out.println(list.lastIndexOf(1));  // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置
    int elem = list.get(0);    // get(index): 获取指定位置元素
    list.set(0, 100);          // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elem
    System.out.println(list);
    
    // subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
    List<Integer> copy = list.subList(0, 3);   
    System.out.println(list);
    System.out.println(copy);
    list.clear();              // 将list中元素清空
    System.out.println(list.size());
}

4.2.3. LinkedList的遍历

public static void main(String[] args) {
    LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
    list.add(1);   // add(elem): 表示尾插
    list.add(2);
    list.add(3);
    list.add(4);
    list.add(5);
    list.add(6);
    list.add(7);
    System.out.println(list.size());
    
    //方式一: foreach遍历
    for (int e:list) {
        System.out.print(e + " ");
   }
    System.out.println();
    
    //方式二:for循环
    for (int i = 0;i < list.size();i++) {
        System.out.print(list.get(i) + " ");
   }
    System.out.println();
    
    //方式三:迭代器
    // 使用迭代器遍历---正向遍历
    ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
    while(it.hasNext()){
        System.out.print(it.next()+ " ");
   }
    System.out.println();
    // 使用反向迭代器---反向遍历
    ListIterator<Integer> rit = list.listIterator(list.size());
    while (rit.hasPrevious()){
        System.out.print(rit.previous() +" ");
   }
    System.out.println();
}

5. 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
  • 如果是经常根据下标进行查找使用顺序表(ArrayList)
  • 如果是经常插入和删除操作的可以使用链表(LinkedList)

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