LinkedList详解
2022年3月6日
LinkedList
LinkedList基本介绍
- LinkedList底层通过双向链表实现，可以添加任意元素(可重复)，包括null。
- LinkedList是线程不安全的
- LinkedList同时实现了List接口和Deque接口，也就是说它既可以看作一个顺序容器，又可以看作一个队列(Queue)，同时又可以看作一个栈(Stack)。
LinkedList底层实现
底层数据结构
LinkedList通过first和last引用分别指向链表的第一个和最后一个元素。注意这里没有所谓的虚拟空节点，当链表为空的时候first和last都指向null。
transient int size = 0;
transient Node<E> first;//当前LinkedList的第一个元素
transient Node<E> last;//当前LinkedList的最后一个元素
私有内部类node。next、prev分别存放当前节点的上一个、下一个node。
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;
}
}
构造函数
由于底层是双链表，很显然，无参构造什么操作都没有
有参构造是将指定集合的所有元素都加到列表的尾部
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
add()
add()方法有两个版本:
- add(E e):该方法在LinkedList的末尾插入元素，因为有last指向链表末尾，在末尾插入元素的花费是常数时间。只需要简单修改几个相关引用即可；
- add(int index, E element)，该方法是在指定下标处插入元素，需要先通过线性查找找到具体位置，然后修改相关引用完成插入操作。
add(E e)
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)//如果添加的是第一个元素 first 和 last都指向当前节点
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
add(int index, E e)
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)//如果index= size 则添加到列表末尾即可
linkLast(element);
else//如果如果index!=size 需要先遍历找到index位置的元素，然后把当前节点添加到index位置
linkBefore(element, node(index));
}
下方的 index < (size >> 1) 等同于 index <size/2 。因为链表双向的，可以从开始往后找，也可以从结尾往前找，具体朝那个方向找取决于index是靠近前端还是后端
通过该方法也得知，LinkedList查找指定位置元素的效率没有ArrayList高。
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
remove()
remove()方法也有两个版本:
- remove(Object o):删除跟指定元素相等的第一个元素
- remove(int index):删除指定下标处的元素
基于双向链表的结构，还有removeFirst(), removeLast()操作
remove(Object o)
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {//删除元素为空的节点
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;
}
取消链接非空节点 x，即从列表中删除节点x。
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) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
remove(int index)
和 add(int index, E e)思路类似，先查找index位置的元素，然后进行删除。
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
removeFirst()、removeLast()
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
getFirst(), getLast()
获取第一个元素， 和获取最后一个元素:
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
clear()
为了让GC更快可以回收放置的元素，需要将node之间的引用关系赋空
public void clear() {
// Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
// - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
// more than one generation
// - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
get(int index)
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
set(int index, E e)
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
由上面两个方法得知，再根据index进行相关操作时，需要先遍历找到对应位置的元素。
Queue方法
// Queue operations.
//查看首个元素，不会移除首个元素，如果队列是空的就返回null
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//查看首个元素，不会移除首个元素，如果队列是空的就抛出异常NoSuchElementException
public E element() {
return getFirst();
}
//将首个元素从队列中弹出，如果队列是空的，就返回null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//删除一个元素
public E remove() {
return removeFirst();
}
//是往队列中添加一个元素
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
Deque方法
// Deque operations
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
public E pop() {
return removeFirst();
}
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
//删除此双端队列中给定元素的最后一次出现
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}