1、简介
LinkedList 底层使用的是 双向链表的数据结构
2、类图(JDK 1.8)
下图是LinkedList实现的接口和继承的类关系图:
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
1、实现了四个接口
1.1 java.util.List 接口,提供数组的添加、删除、修改、迭代遍历等操作。
1.2 java.io.Serializable 接口,表示 LinkedList 支持序列化的功能。
1.3 java.lang.Cloneable 接口,表示 LinkedList 支持克隆。
1.4 java.util.Deque接口,是一种双向线性集合,可以再两端对集合进行插入或者删除操作,所以既可以当队列(FIFO),也可以当栈(LIFO),Deque继承java.util.Queue。
2、继承了一个类
2.1 java.util.AbstractSequentialList抽象类,它继承了AbstractList抽象类,并且有public abstract ListIterator<E> listIterator(int index);
抽象方法,返回一个由LinkedList实现的ListIterator迭代器,用来支持AbstractList抽象类的get(int index),set(int index, E element),add(int index, E element)remove(int index) 等一些支持随机访问的方法。
3、常用方法
添加元素 add(E e)
//链表添加元素
public boolean add(E e) {
linkLast(e);//往链表尾部添加元素
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;//临时变量l=last,后面会直接修改last节点 指向 新加入的节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//新元素,创建成一个节点
last = newNode;//最后节点,指向新加入的节点
if (l == null)//判断last是否为空,为空代表是第一次新增节点
first = newNode;//首节点指向新加入的节点
else//last不为空表示当前链表有值,让l节点的参数 next指向新加入的节点
l.next = newNode;
size++;//链表大小+1
modCount++;//链表修改次数+1
}
private static class Node<E> {
E item;//节点-值
Node<E> next;//下一个节点
Node<E> prev;//上一个节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
链表指定位置添加元素 add(int index, E element)
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);//判断index是否>=0,并且index<=size,否则抛出IndexOutOfBoundsException异常
if (index == size)//判断index等于size直接添加到链表尾部
linkLast(element);//同add(E e)方法
else
linkBefore(element, node(index));//node()方法先根据index标在链表取得对应到Node节点,并把新元素,添加到Node节点之前
}
//根据下标获得节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//size >> 1 等同 size除以2
//判断index 下标是在链表的前半部分,是则从链表头部开始遍历,否则从链表尾部向前遍历
//加了一个判断,最多只需要遍历一半链表即可,复杂度从O(n)降到了O(1)
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;//从链表头部向后遍历
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;//从链表尾部向前遍历
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
根据下标删除节点 remove(int index)
//根据下标删除节点
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);//判断下标是否越界
return unlink(node(index));
}
//链表-删除节点
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;//删除节点的元素
final Node<E> next = x.next;//删除节点的下一个节点
final Node<E> prev = x.prev;//删除节点的上一个节点
if (prev == null) {//prev等于null,说明是第一个节点
first = next;
} else {
prev.next = next;//删除节点的上一个节点,next参数指向 删除节点的下一个节点
x.prev = null;//删除节点的上一个节点,设置为null取消关联
}
if (next == null) {//next等于null,说明是尾部节点
last = prev;
} else {
next.prev = prev;//删除节点的下一个节点,参数prev指向 删除节点的上一个节点
x.next = null;//删除节点的下一个节点,设置为null取消关联
}
x.item = null;//节点元素设置为null,方便gc回收
size--;//链表大小-1
modCount++;//链表修改次数+1
return element;//返回删除的元素值
}
根据元素删除节点 remove(Object o)
//删除链表中第一个匹配o的元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {//先判断o是否为空
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {//判断元素是否为null
unlink(x);//链表删除元素
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {//判断元素是否相等
unlink(x);//链表删除元素
return true;
}
}
}
return false;
}
根据下标获得元素 get(int index)
//根据下标获得节点
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);//判断index是大于0,并且小于等于size,否则抛出异常
return node(index).item;//node()方法获取下标对应的Node,并返回Node的item
}
时间复杂度
添加元素 add(E e)
最好时间复杂度是 O(1) ,最坏时间复杂度是 O(n) ,平均时间复杂度是 O(n) 。
最好时间复杂度发生在头部、或尾部添加的情况。
链表指定位置添加元素 add(int index, E element)
最好时间复杂度是 O(1) ,最坏时间复杂度是 O(n) ,平均时间复杂度是 O(n) 。
最好时间复杂度发生在头部、或尾部添加的情况。
根据下标删除节点 remove(int index)
最好时间复杂度是 O(1) ,最坏时间复杂度是 O(n) ,平均时间复杂度是 O(n) 。
最好时间复杂度发生在头部、或尾部移除的情况。
根据元素删除节点 remove(Object o)
最好时间复杂度是 O(1) ,最坏时间复杂度是 O(n) ,平均时间复杂度是 O(n) 。
最好时间复杂度发生在头部移除的情况。
根据下标获得元素 get(int index)
最好时间复杂度是 O(1),平均时间复杂度是 O(n) ,查找指定元素的平均时间复杂度是 O(n) 。
最好时间复杂度发生在下标为0或者等于size的位置,因为LinkedList会根据index是否超过了 size除以2 来作为依据看是从链表头部往后面遍历,还是链表尾部向前遍历,所以基本上只需要遍历一半的链表就能找到对应下标的元素了。
小结
1、LinkedList做插入、删除的时候,慢在寻址,快在只需要改变前后Node的引用地址即可
2、适用于频繁的元素修改的场景,对于查询场景比较多的适合请适用ArrayList这种数据结构
人生很多烦恼,是因为想得太多,做得太少