链表 LinkedList
上篇博客,我们已经认识了链表:链表讲解博客
现在我们来熟悉集合类LinkedList:
一、LinkedList的使用
1.1 什么是LinkedList
LinkedList的底层是双向链表结构,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。
在集合框架中,LinkedList也实现了List接口,具体如下:
【说明】
- LinkedList实现了List接口
- LinkedList的底层使用了双向链表
- LinkedList没有实现RandomAccess接口,因此LinkedList不支持随机访问
- 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)
1.2 LinkedList的使用
1.2.1 LinkedList的构造
方法 | 解释 |
---|---|
LinkedList() | 无参构造 |
public LinkedList(Collection<? extends E> c) | 使用其他集合容器中元素构造List |
1.2.2 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<? extends E> 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 |
1.2.3 LinkedList的遍历
二、LinkedList的模拟实现
LinkedList
底层就是一个无头双向链表,我们来实现一个双向链表。
public class MyLinkedList {
// 内部类 ListNode:
static class ListNode {
public int val;
public ListNode prev;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head; // 标记双向链表的头部
public ListNode tail; // 标记双向链表的尾部
public void display(){
ListNode cur = this.head;
while(cur != null){
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
//得到单链表的长度
public int size(){
int count = 0;
ListNode cur = this.head;
while(cur != null){
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key){
ListNode cur = this.head;
while(cur != null){
if(cur.val == key){
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
//头插法
public void addFirst(int data){
ListNode node = new ListNode(data);
if(this.head == null){
this.head = node;
this.tail = node;
}else{
node.next = this.head;
this.head.prev = node;
this.head = node;
}
}
//尾插法
public void addLast(int data){
ListNode node = new ListNode(data);
if(this.head == null){
this.head = node;
this.tail = node;
}else{
this.tail.next = node;
node.prev = this.tail;
this.tail = node;
}
}
//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){
// 1.判断index的合法性
if(index < 0 || index > this.size()){
throw new IndexWrongfulException("index位置不合法!!!");
}
// 2.特殊位置插入
if(index == 0){
this.addFirst(data);
return;
}
if(index == this.size()){
this.addLast(data);
return;
}
// 3.找到index位置节点的地址
ListNode cur = this.findIndexListNode(index);
// 4.修改4个指向(多种方式!)
// 以下代码是先修改插入节点node的两个指向
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur;
node.prev = cur.prev;
cur.prev.next = node;
cur.prev = node;
}
private ListNode findIndexListNode(int index){
ListNode cur = this.head;
while(index != 0){
cur = cur.next;
index--;
}
return cur;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.val == key){
// 两端要单独考虑!
if(cur == head){
// 只有一个节点的情况要单独考虑!
if(cur.next == null){
head = null;
tail = null;
return;
}else {
head = head.next;
head.prev = null;
return;
}
} else if (cur == tail) {
tail = tail.prev;
tail.next = null;
return;
}else {
cur.prev.next = cur.next;
cur.next.prev = cur.prev;
return;
}
}else{
cur = cur.next;
}
}
}
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
// remove删完之后不return,就会继续往后删!!!
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.val == key){
// 两端要单独考虑!
if(cur == head){
// 只有一个节点的情况要单独考虑!
if(cur.next == null){
head = null;
tail = null;
}else {
head = head.next;
head.prev = null;
}
} else if (cur == tail) {
tail = tail.prev;
tail.next = null;
}else {
cur.prev.next = cur.next;
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
cur = cur.next;
}
}
public void clear(){
// 双向链表:不能只head和tail置空(中间的节点在互相指向)
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
cur.prev = null;
cur.next = null;
cur = curNext;
}
// 还要修改head和tail的引用指向!!!
head = null;
tail = null;
}
}
public class IndexWrongfulException extends RuntimeException{
public IndexWrongfulException() {
}
public IndexWrongfulException(String message) {
super(message);
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
myLinkedList.addFirst(3);
myLinkedList.addFirst(2);
myLinkedList.addLast(4);
myLinkedList.addLast(5);
myLinkedList.addFirst(1);
myLinkedList.addIndex(2,6);
myLinkedList.remove(4);
myLinkedList.display();
System.out.println(myLinkedList.size());
System.out.println("=================================================");
myLinkedList.clear();
myLinkedList.display();
}
}
三、ArrayList和LinkedList的区别
提示:
XXXX和XXXX的区别?从共性出发去回答这个问题!!!
- 增删查改
插入元素的时候:
顺序表:比如往0下标位置插入,时间复杂度O(N)……【随机访问】;
链表:O(1):修改指向就可以了。
总结:顺序表适合随机访问的情况;链表适合插入和删除比较频繁的情况。 - 存储上来说
顺序表:数组->连续的内存->扩容可能会浪费空间;
链表:随用随取。
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 |
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