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集合之LinkedList

集合之LinkedList

作者: 风月寒 | 来源:发表于2021-07-29 19:34 被阅读0次
    特性

    LinkedList 集合底层实现的数据结构为双向链表

    LinkedList 集合中元素允许为 null

    LinkedList 允许存入重复的数据

    LinkedList 中元素存放顺序为存入顺序。

    LinkedList 是非线程安全的

    添加

    因为是双向队列,所以添加有三种方式,添加到最前面,添加最后面和添加到指定的位置。

    添加到最前面
    private void linkFirst(E e) {
            final Node<E> f = first;
            final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
            first = newNode;
            if (f == null)
                last = newNode;
            else
                f.prev = newNode;
            size++;
            modCount++;
        }
    

    先将头结点保存下来,将新添加的值封装成一个节点,并赋值给头结点,当f==null时,表明链表没有数据,于是也将值赋值给尾节点,相当于既作为头结点也做尾节点。如果f!=null,则将新添加的节点赋值给原来节点的前一个节点。可表示为:

     newNode <--> f
    
    添加最后面
    void linkLast(E e) {
            final Node<E> l = last;
            final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
            last = newNode;
            if (l == null)
                first = newNode;
            else
                l.next = newNode;
            size++;
            modCount++;
        }
    

    与添加到头结点相反,可以表示如下:

     l <--> newNode
    
    添加到指定的位置
    public void add(int index, E element) {
            checkPositionIndex(index);
    
            if (index == size)
                linkLast(element);
            else
                linkBefore(element, node(index));
        }
    

    添加到指定位置,先判断添加的位置,如果添加的位置与list的size一样大,则直接添加到后面即可,如果不是,则插入到当前位置的元素的前面。所以要先找到当前位置的对应的元素,调用node()。

    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;
            }
        }
    

    查询采用类似二分查找的方式,判断index与size的一半的大小。如果小于一半,则从前面开始遍历,反之则从尾部开始遍历。这样可以加快查询速度。

    查询到后开始进行插入。

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
            // assert succ != null;
            final Node<E> pred = succ.prev;
            final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
            succ.prev = newNode;
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            size++;
            modCount++;
        }
    

    原理很简单,可以表示为:

    succ.pre <--> newNode <--> succ
    
    删除

    删除与添加一样,对应也有三种方式。

    删除头结点
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
            // assert f == first && f != null;
            //先将待删除的节点保存
            final E element = f.item;
            final Node<E> next = f.next;
            //将删除的节点置为null
            f.item = null;
            f.next = null; // help GC
            //将删除节点的下一节点赋值给头结点
            first = next;
            if (next == null)
                last = null;
            else
                //删除节点的下一节点的前一个节点置为空,相当于把相连的线给断了
                next.prev = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
    
    删除尾节点
    private E unlinkLast(Node<E> l) {
            // assert l == last && l != null;
            //先将待删除的节点保存
            final E element = l.item;
            final Node<E> prev = l.prev;
            //将删除的节点置为null
            l.item = null;
            l.prev = null; // help GC
            //将删除节点的前一节点赋值给尾结点
            last = prev;
            if (prev == null)
                first = null;
            else
                //删除节点的前一节点的后一个节点置为空,相当于把相连的线给断了
                prev.next = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
    
    删除每个元素
    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 {
                //相当于把所删除节点的前一个节点 直接指向所删除节点的后一个节点
                prev.next = next;
                x.prev = null;
            }
    
            if (next == null) {
                last = prev;
            } else {
                //相当于把所删除节点后一个节点直接指向所删除节点的前一个节点
                next.prev = prev;
                x.next = null;
            }
    
            x.item = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
        
    

    可以理解为:

    x.prev <--> x <--> x.next  变成  x.prev <-->x.next
    
    
    LinkedList 作为双向队列

    LinkedList实现了Deque,所以他还可以看做一个双向队列。

    Queue 是一个队列,遵循 FIFO 准则,我们也知道 Stack 是一个栈结构,遵循 FILO 准则。 而Deque 这个双端队列就厉害了,它既可以实现栈的操作,也可以实现队列的操作。

    当 Deque 当做队列使用时(FIFO),只需要在头部删除,尾部添加即可。

    当 Deque 当做栈使用时(FILO),只需要在头部删除,头部添加即可。

    而Deque也是继承Queue的,所以他们的方法的区别为

    Queue                    Deque
    
    add(e)                   addLast()
    
    offer(e)                 offerLast()
    
    remove()                 removeFirst()
    
    poll()                   pollFirst()
    
    element()                getFirst()
    
    peek()                   peekFirst()
    

    Queue的添加方法有返回值,而Deque的没有返回值。

    Queue 删除元素的实现 removeFirst 会抛出 NoSuchElement 异常,Queue 删除元素的实现 不会抛出异常 如果链表为空则返回 null

    element和peek方法都是获取队列头部元素的实现。其区别是:

    element()队列为空的时候回抛出异常,peek()队列为空的时候返回 null

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