概念
LinkedList
是Java Collections Framework
中List
介面一種實現。不同於ArrayList
的是LinkedList
是基於雙向連結串列實現的。
類結構
LinkedList
繼承AbstractSequentialList
類,實現List<E>
,Deque<E>
, Cloneable
, java.io.Serializable
介面。
AbstractSequentialList
AbstractSequentialList
類是AbstractList
子類,同時也提供了一個基本的list
介面的實現,為順序訪問的資料儲存結構(連結串列)提供了最小化的實現。而對於隨機訪問的資料儲存結構(陣列)要優先考慮使用AbstractList
。AbstractSequentiaList
是在迭代器基礎上實現的get
、set
、add
等方法。
Deque / Queue
Deque
介面繼承Queue
介面,兩端都允許插入和刪除元素,即雙向佇列。LinkedList
實現了Deque
介面。這也就意味著我們可以利用LinkedList
來實現雙向佇列。
類成員
建構函式
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}複製程式碼
LinkedList
類提供了2個建構函式,其中有一個帶有Collection
引數的建構函式。
size
transient int size = 0;複製程式碼
表示連結串列的大小。
first / last
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;複製程式碼
first
和last
均是Node
類的例項。first
指向頭結點,last
指向的尾節點。
Node類
Node
類是LinkedList
的私有內部類,也是連結串列資料儲存的基本單元。
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;
}
}複製程式碼
Node
類有3個成員變數:
item
:代表資料元素本身;next
:指向資料的後節點;prev
:指向資料的前節點;
由此可以看出,LinkedList
儲存的資料構建於一個雙向連結串列中。
add(E) 方法
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
// 現在的尾節點
final Node<E> l = last;
// 包裝元素資料構建新節點
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
// 如果尾節點為空,將新節點賦值給first節點
first = newNode;
else
// 如果為節點不為空,將新節點新增至尾部
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}複製程式碼
add
方法會呼叫linkLast
方法,將新增的元素加入連結串列尾部。
add(int index, E element) 方法
public void add(int index, E element) {
// 檢查index是否有效
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 如果index正好等於size,說明此時index位置正好在連結串列尾部,則直接在尾部新增
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}複製程式碼
大部分的情況,新增元素的index
都不等於size。這時候會呼叫linkBefore(element, node(index));
來進行新增元素。首先會呼叫node(index)
獲取在指定index
處的node
節點:
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
// index 小於size一半的情況下,從fist節點開始遍歷
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
// index大於size一半的情況下,從last節點開始遍歷
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}複製程式碼
最後呼叫linkBefore
新增元素:
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// succ節點前節點
final Node<E> pred = succ.prev;
// 構建新節點,前節點為pred,後節點為succ
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 在succ和pred之間插入新節點
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
// 如果pred為null,將新節點複製為first節點
first = newNode;
else
// 否則新增為pred的後節點
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}複製程式碼
remove(index) 方法
根據index
刪除連結串列某節點:
public E remove(int index) {
// 檢查index是否處於正確範圍
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
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) {
//x的前節點為null,將x的後節點設定為fist節點
first = next;
} else {
// 將x前節點的後節點指向為x的後節點
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
// x的後節點為null,將x的前節點設定為last節點
last = prev;
} else {
// 將x後節點的前節點指向為x的前節點
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}複製程式碼
- 檢查
index
是否在合理範圍; - 呼叫
node(index)
找出index
位置的節點; - 呼叫
unlink
方法刪除節點;
remove(o) 方法
根據元素本身刪除連結串列某節點:
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
// 如果o為null,遍歷刪除連結串列中為null的節點
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) {
// 遍歷連結串列找出等於o的節點並刪除
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}複製程式碼
其他操作元素的方法
除了以上所描述的幾種操作LinkedList
連結串列元素的方法,LinkedList
類還提供了很多操作元素的方法。有實現Deque
介面的addFirst
、addLast
、offer
、offerFirst
...等等
ArrayList VS LinkedList
ArrayList
是基於動態陣列實現的,LinkedList
是基於雙向連結串列實現的;- 對於隨機訪問來說,
ArrayList
要優於LinkedList
。ArrayList
通過陣列下標;LinkedList
需要遍歷定址;
- 不考慮直接在尾部新增資料的話,
ArrayList
按照指定的index
新增/刪除資料是通過複製陣列實現。LinkedList
通過定址改變節點指向實現。 LinkedList
在資料儲存上不存在浪費空間的情況。ArrayList
動態擴容會導致有一部分空間是浪費的。