链表的简单理解

链表

​ 通过与数组相对比来理解链表，数组是一组连续的地址可以通过顺移来遍历，相对的链表是一组不连续的地址块，每个地址块都存储了下一个地址块的地址，可以通过这个存储的地址来进行迭代，就像很多个连起来的数组，这样解决了数组的扩容问题，用链表扩容的时候再也不需要，重新找一大块位置了，只需要找到一个地址块(Node)的大小就够了，这也就带来了一个缺点，因为这些Node不是连续的，想要直接读取其中一个Node就要从头节点(Head)开始一个一个迭代，这就不如数组可以直接通过对地址进行增加操作直接访问，而且增加了存储下一个节点地址数据的位置，使得存储同样的数据，链表占用内存更大。

我们从链表头指针一个一个向下，就可以遍历整个链表，但是有一个缺点，只能前进，不能后退，这缺点有点太大了吧， 用指向下一个Node的指针来访问下一个Node，那么我们要访问前一个Node，怎么办，自然是需要一个指向前一个Node的指针了，这就是双(向)链表

既然都可以双向访问了，那我们让它首尾相接也不算过分吧，这就是循环链表

这里的链表都是没有表头的，有些时候我们可以把第一个节点设置为表头，数据部分可以用来存储链表的长度等有意义的数据。

Java实现

下面我们来看看LinkedList是怎么来实现的，首先是节点的定义

private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

item用来存储数据，next用来存储下一个节点的Node对象地址，prev用来存储上一个节点的Node对象地址，操作我也们只看两个一个是add一个是remove，因为这是基本操作，其余的复杂操作都是基于这两个操作的，查与改也就是简单的遍历，很容易理解。首先来看add

transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

类内部定义了两个变量，first和last，分别用来记录头节点和尾节点的

一开始使用一个临时节点 l 来记录尾节点的地址，然后把尾节点设置为新加入的节点，之后出现了两种选择，第一种是这个链表是空的，之前没有节点，那么这个链表的last就是null，也就是l是null，这样的话头尾节点都是这个新加入的节点，第二种是如果这个链表不是空的，那么就是l不是null,这个新的节点要加到之前的节点的后面，也就是把这个节点的地址记录到尾节点的next上，也就是l.next。add还有一个同名的重载函数，在指定的位置插入元素，根据之前的数组随笔不难猜测，肯定是先要判断index范围，然后再进行插入，这个插入操作是和删除相反的，所以我们就不看插入了，直接来看删除

public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) {
        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)) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

根据传入的对象是不是null分别用循环来查找数据值与o相等的节点然后调用unlink

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) {      // 该节点的前一个节点是null 那他就是头节点
        first = next;		// 直接把first的值设置为下一个节点的地址就删除了头节点
    } else {			    // 不是头节点的话
        prev.next = next; 	 // 该节点的前一个节点 的下一个节点 就应该是 这个节点的下一个节点
        x.prev = null;		// 把存储该节点前一个节点的变量赋值为null 方便gc
    }

    if (next == null) {		 // 该节点的下一个节点为null 那么他就是尾节点
        last = prev;		 // last所指向的节点就是该节点的前一个节点
    } else {				// 不是尾节点的话
        next.prev = prev;	 // 该节点的下一个节点 的前一个节点 就应该是 这个节点的前一个节点
        x.next = null;		 // 把存储该节点下一个节点的变量赋值为null 方便gc
    }

    x.item = null;			// 方便gc
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

删除尾节点和删除头节点异曲同工我就不画图了，还有单个节点的删除就是fisrt和last都置为null

总结

链表通过在节点里保存前后节点的地址，把一系列的节点连接起来，方便扩容，较为灵活，但是所占空间也变大，具体使用链表还是数组需要根据实际需求来判断。