LinkedList与链表

目录

1、链表 

1.1 链表的概念及结构  

1.2 链表的实现  

2、LinkedList的模拟实现 

3、LinkedList的使用 

3.1 什么是LinkedList  

3.2 LinkedList的使用  

3.3 LinkedList的遍历 

4、ArrayList和LinkedList的区别 

 

在上一篇文章中，我们介绍了ArrayList与顺序表，ArrayList底层使用数组来存储元素，它是具有缺陷的。

ArrayList的缺陷：由于其底层是一段连续空间，当 在 ArrayList 任意位置插入或者删除元素时，就需要将后序元素整体往前或者往后 搬移，时间复杂度为 O(n)，效率比较低，因此 ArrayList 不适合做任意位置插入和删除比较多的场景。因此：java集合中又引入了LinkedList，即链表结构。

1、链表 

1.1 链表的概念及结构  

链表是一种物理存储结构上非连续存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的。实际中链表的结构非常多样，以下常见的链表结构： 

 1. 单向或者双向

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2. 带头或者不带头  

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3. 循环或者非循环  

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我们主要掌握以下两种结构： 

  • 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。
  • 无头双向链表：在Java的集合框架库中LinkedList底层实现就是无头双向循环链表。

1.2 链表的实现  

这里我们实现的是无头单向非循环链表：

//无头单向非循环链表实现
public class MySingleList implements IList{static class ListNode {public int val;public ListNode next;public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;public void CreateLinkedList() {ListNode node1 = new ListNode(10);ListNode node2 = new ListNode(20);ListNode node3 = new ListNode(30);ListNode node4 = new ListNode(40);node1.next = node2;node2.next = node3;node3.next = node4;this.head = node1;}@Overridepublic void addFirst(int data) {ListNode node = new ListNode(data);if (this.head == null) {this.head = node;}else {node.next = this.head;this.head = node;}}@Overridepublic void addLast(int data) {ListNode node = new ListNode(data);ListNode cur = head;if (this.head == null) {this.head = node;return;}while (cur.next!=null) {cur = cur.next;}cur.next = node;node.next = null;}@Overridepublic void addIndex(int index, int data) throws Indexillegal{if(index < 0||index > size()){//抛自定义异常throw new Indexillegal("插入下标异常："+index);}if (index==0) {addFirst(data);}if (index == size()) {addLast(data);}ListNode node = new ListNode(data);ListNode cur = searchPre(index);node.next=cur.next;cur.next=node;}private ListNode searchPre(int index) {ListNode cur = head;int count = 0;while (count != index-1) {cur=cur.next;count++;}return cur;}@Overridepublic boolean contains(int key) {ListNode cur = head;while (cur!=null) {if (cur.val==key) {return true;}cur = cur.next;}return false;}@Overridepublic void remove(int key) {if (this.head == null){return;}if (this.head.val == key) {this.head=head.next;return;}ListNode cur = DelPrv(key);if (cur == null) {System.out.println("要删除的元素不存在");}else {ListNode del = cur.next;cur.next=del.next;}}private ListNode DelPrv(int key) {ListNode cur = head;while (cur.next!=null) {if (cur.next.val==key) {return cur;}cur = cur.next;}return null;}@Overridepublic void removeAllKey(int key) {if (this.head == null) {return;}ListNode prv = head;ListNode cur = head.next;while (cur != null) {if (cur.val == key) {prv.next=cur.next;cur=cur.next;}else {prv = cur;cur = cur.next;}}if (this.head.val == key) {this.head=this.head.next;}}@Overridepublic int size() {ListNode cur = head;int count = 0;while (cur!=null) {count++;cur = cur.next;}return count;}@Overridepublic void clear() {ListNode cur = head;while (cur!=null) {ListNode curNext = cur.next;cur.next = null;cur = curNext;}head = null;}@Overridepublic void display() {ListNode cur = head;while (cur!=null) {System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}//从指定位置打印public void display(ListNode node) {ListNode cur = node;while (cur!=null) {System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}
}

其中自定义异常Indexillegal：

public class Indexillegal extends RuntimeException{public Indexillegal(String msg) {super(msg);}
}

2、LinkedList的模拟实现 

LinkedList底层实现就是无头双向循环链表，所以下面是对无头双向链表的实现：

//无头双向链表的实现
public class MyLinkedList implements IList{static class ListNode{public int val;public ListNode next;public ListNode prev;public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;public ListNode last;@Overridepublic void addFirst(int data) {ListNode listNode = new ListNode(data);if (head == null) {head = listNode;last = listNode;}else {listNode.next = head;head.prev=listNode;head=listNode;}}@Overridepublic void addLast(int data) {ListNode listNode = new ListNode(data);if (head == null){head = listNode;last = listNode;}else {last.next=listNode;listNode.prev=last;last = listNode;}}@Overridepublic void addIndex(int index, int data) {int len = size();if (index < 0|| index > len) {System.out.println("插入异常");return;}if (index==0) {addFirst(data);return;}if (index==len) {addLast(data);return;}ListNode node = new ListNode(data);ListNode cur = FindIndex(index);node.next = cur;cur.prev.next = node;node.prev = cur.prev;cur.prev = node;}private ListNode FindIndex(int index) {ListNode cur = head;while (index != 0){cur = cur.next;index--;}return cur;}@Overridepublic boolean contains(int key) {ListNode cur = head;while (cur!=null) {if (cur.val==key) {return true;}cur = cur.next;}return false;}@Overridepublic void remove(int key) {ListNode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {if (cur == head) {head = head.next;if (head == null) {last = null;}else {head.prev = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if (cur.next == null) {last = last.prev;}else {cur.next.prev = cur.prev;}}return;}else {cur = cur.next;}}}@Overridepublic void removeAllKey(int key) {ListNode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {if (cur == head) {head = head.next;if (head == null) {last = null;}else {head.prev = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if (cur.next == null) {last = last.prev;}else {cur.next.prev = cur.prev;}}}cur = cur.next;}}@Overridepublic int size() {ListNode cur = head;int count = 0;while (cur!=null) {count++;cur = cur.next;}return count;}@Overridepublic void clear() {ListNode cur = head;while (cur != null) {ListNode curNext = cur.next;cur.next = null;cur.prev = null;cur = curNext;}head = null;last = null;}@Overridepublic void display() {ListNode cur = head;while (cur!=null) {System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}
}

3、LinkedList的使用 

3.1 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：

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1. LinkedList实现了List接口
2. LinkedList的底层使用了双向链表
3. LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问
4. 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)
5. LinkedList比较适合任意位置插入的场景

3.2 LinkedList的使用  

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 

代码示例：

public static void main(String[] args) {
// 构造一个空的LinkedList
List<Integer> list1 = new LinkedList<>();
List<String> list2 = new java.util.ArrayList<>();
list2.add("JavaSE");
list2.add("JavaWeb");
list2.add("JavaEE");
// 使用ArrayList构造LinkedList
List<String> list3 = new LinkedList<>(list2);
}

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<E> subList(int fromIndex, int toIndex)
截取部分 list

3.3 LinkedList的遍历 

遍历方法有：foreach遍历和使用迭代器遍历 

代码示例： 

public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1); // add(elem): 表示尾插
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
list.add(7);
System.out.println(list.size());
// foreach遍历
for (int e:list) {
System.out.print(e + " ");
}
System.out.println();
// 使用迭代器遍历---正向遍历
ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next()+ " ");
}
System.out.println();
// 使用反向迭代器---反向遍历
ListIterator<Integer> rit = list.listIterator(list.size());
while (rit.hasPrevious()){
System.out.print(rit.previous() +" ");
}
System.out.println();
}

4、ArrayList和LinkedList的区别 

不同点ArrayListLinkedList
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

总结：以上就是对LinkedList和链表的总结了，注意它与ArrayList的区别，希望能帮到你们！ 

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