LinkedList详解
一.关于 LinkedList 常见内容
描述:实现 List<E> 接口;元素可排序,可重复,可为 null ,不是线程安全的.
继承以及实现关系:
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
描述: List<E> 接口定义了列表的方法和默认实现, AbstractSequentialList<E> 继承自 AbstractList<E> ,在其基础上又添加了迭代查询的实现. Deque<E> 接口表示含有队列、双端队列的API,是队列的一种实现, Cloneable 接口表示可以克隆, Serializable 接口表示可以序列化,用于数据传输
二. LinkedList 的实现原理
LinkedList 是通过链表实现的,每一个元素都存放在一个链表的节点中,对列表的操作就是对链表的操作,由于不支持随机访问,所以 LinkedList 只能通过顺序访问(是链表结构导致的),但由于添加或者删除元素时只是修改相关节点中对应的引用变量,所以单纯的增删操作比数组和 ArrayList 更快
三.定义的属性和节点
属性:
// 大小 transient int size = 0; // 头结点 transient Node<E> first; // 尾节点 transient Node<E> last;
大小:表示列表当前存放的元素数量
头结点:表示列表的第一个节点(引用)
尾节点:表示列表的最后一个节点(引用)
由节点的内容可以看出 LinkedList 维护的是一个双向链表
节点:
1 private static class Node<E> { 2 E item; 3 Node<E> next; 4 Node<E> prev; 5 6 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { 7 this.item = element; 8 this.next = next; 9 this.prev = prev; 10 } 11 }
描述:每一个节点中都包含了元素和前后节点的引用变量
三.一些重要的方法
1.构造方法
1 public LinkedList() { 2 } 3 4 public LinkedList(Collection<? extends E> c) { 5 this(); 6 addAll(c); 7 }
描述: LinkedList 在创建是都是空的,没有任何节点
2.node
1 // 查找指定位置的节点 2 Node<E> node(int index) { 3 // assert isElementIndex(index); 4 // index 近头 5 if (index < (size >> 1)) { 6 Node<E> x = first; 7 for (int i = 0; i < index; i++) 8 x = x.next; 9 return x; 10 } 11 // index 近尾 12 else { 13 Node<E> x = last; 14 for (int i = size - 1; i > index; i--) 15 x = x.prev; 16 return x; 17 } 18 }
描述:为了提高效率,node方法在进行节点查找时,会先判断index是近头还是近尾,近头就从头结点开始查找,近尾就从尾节点开始查找;相似的,在进行元素查找时(即indexOf和lastIndexOf方法),也是使用的近头和近尾再查找
3.linkFirst
1 // e 作为头元素，头插 2 private void linkFirst(E e) { 3 final Node<E> f = first; 4 // 新建一个节点，内容为 e 无前节点，后节点为原来的头节点 5 final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); 6 first = newNode; 7 if (f == null) 8 // 如果原头节点不存在，即为空链表，则头尾节点是同一个节点 9 last = newNode; 10 else 11 // 如果原头节点存在，则将原头节点的前一节点置为新建节点 12 f.prev = newNode; 13 size++; 14 modCount++; 15 }
描述:在列表头添加一个新元素,新元素的节点作为列表的新的头节点,应用有双端队列中头部添加元素,压栈操作
4.linkLast
1 // e 作为尾节点，尾插 2 void linkLast(E e) { 3 final Node<E> l = last; 4 // 新建一个节点，前一节点为原尾节点，无后一节点 5 final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); 6 // 更新尾节点 7 last = newNode; 8 if (l == null) 9 // 若原尾节点为 null ，则为空链表，头尾节点是同一节点 10 first = newNode; 11 else 12 // 否则原尾节点的下一个节点是新的尾节点 13 l.next = newNode; 14 size++; 15 modCount++; 16 }
描述:在列表尾部添加一个元素,应用有想队列(单端)中添加元素
5.linkBefore
1 // e 元素插入某一元素之前，该元素不为 null 2 void linkBefore(E e, Node<E> succ) { 3 // assert succ != null; 4 // 定位目标节点的前一节点 5 final Node<E> pred = succ.prev; 6 // 新建节点的前一节点为目标节点的前一节点，后一节点为目标节点 7 final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); 8 // 修改目标节点的前一节点为新节点 9 succ.prev = newNode; 10 if (pred == null) 11 // 如果目标节点的原前一节点为 null，则表示该节点为头节点，需将新节点置为头节点 12 first = newNode; 13 else 14 // 否则需将目标节点的原前一节点的下一节点置为新节点 15 pred.next = newNode; 16 size++; 17 modCount++; 18 }
6.unlink
1 // 删除某一不为空的节点 2 E unlink(Node<E> x) { 3 // assert x != null; 4 // 取节点的内容和前后节点 5 final E element = x.item; 6 final Node<E> next = x.next; 7 final Node<E> prev = x.prev; 8 9 if (prev == null) { 10 // 前一节点为 null ，则该节点为头节点，将头节点置为其后一节点 11 first = next; 12 } else { 13 // 否则前一节点的后一节点置为该节点的后一节点，该节点的前一节点置为 null 14 prev.next = next; 15 x.prev = null; 16 } 17 18 if (next == null) { 19 // 如果该节点的后一节点为 null ，即该节点为尾节点，则将尾节点置为该节点的前一节点 20 last = prev; 21 } else { 22 // 否则该节点的后一节点的前一节点置为该节点的前一节点，该节点的后一节点置为 nulll 23 next.prev = prev; 24 x.next = null; 25 } 26 27 x.item = null; 28 size--; 29 modCount++; 30 return element; 31 }
7.unlinkFirst
1 // 头删 2 private E unlinkFirst(Node<E> f) { 3 // assert f == first && f != null; 4 // 取头节点内容和后一节点 5 final E element = f.item; 6 final Node<E> next = f.next; 7 f.item = null; 8 f.next = null; // help GC 9 // 将头节点置为原头节点的后一节点 10 first = next; 11 if (next == null) 12 // 如果没有后一个节点，即只有一个节点，则尾节点也置为 null 13 last = null; 14 else 15 // 否则后一个节点的前一节点置为 null 16 next.prev = null; 17 size--; 18 modCount++; 19 return element; 20 }
描述:从列表头部删除一个元素,应用有从队列中取元素,应用有出栈
8.unlinkLast
1 // 尾删 2 private E unlinkLast(Node<E> l) { 3 // assert l == last && l != null; 4 // 取尾节点的内容和其前一节点 5 final E element = l.item; 6 final Node<E> prev = l.prev; 7 l.item = null; 8 l.prev = null; // help GC 9 // 新的尾节点是原尾节点的前一节点 10 last = prev; 11 if (prev == null) 12 // 如果原尾节点没有前一节点，即只有一个节点，则头节点置为 null 13 first = null; 14 else 15 // 否则原尾结点的前一节点的下一节点置为 null 16 prev.next = null; 17 size--; 18 modCount++; 19 return element; 20 }
描述:从列表尾部删除一个元素
9.定位方法
1 // 已存在的元素的 index 2 private boolean isElementIndex(int index) { 3 return index >= 0 && index < size; 4 } 5 6 // 迭代或者添加操作的有效位置的 index 7 private boolean isPositionIndex(int index) { 8 return index >= 0 && index <= size; 9 }
五.常用的API
1.get
1 public E get(int index) { 2 checkElementIndex(index); 3 // 查询指定位置的节点 4 return node(index).item; 5 }
2.set
1 public E set(int index, E element) { 2 checkElementIndex(index); 3 Node<E> x = node(index); 4 E oldVal = x.item; 5 x.item = element; 6 return oldVal; 7 }
3.indexOf
1 public int indexOf(Object o) { 2 int index = 0; 3 // null 和非 null 的判断方式不一样 4 if (o == null) { 5 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { 6 if (x.item == null) 7 return index; 8 index++; 9 } 10 } else { 11 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { 12 if (o.equals(x.item)) 13 return index; 14 index++; 15 } 16 } 17 return -1; 18 }
描述:lastIndexOf也相似,只是开始的位置的尾节点,一次向前查找
4.add
1 public boolean add(E e) { 2 linkLast(e); 3 return true; 4 }
描述:add方法是直接调用尾插方法,强制返回true
5.remove
1 public E remove(int index) { 2 checkElementIndex(index); 3 return unlink(node(index)); 4 }
6.toArray
1 public Object[] toArray() { 2 Object[] result = new Object[size]; 3 int i = 0; 4 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) 5 result[i++] = x.item; 6 return result; 7 }
描述:新建一个等长数组,遍历集合挨个放入
6.队列中定义的方法如:peek,poll,offer;以及栈定义的方法:push,pop
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