LinkedList

Stella981
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Base:JDK1.8

1、LinkedList

LinkedList 也是一个比较常见的数据结构,链表。在C/C++ 中,链表也是一个典型的线性结构,链表分为单向跟双向的两种链表。在java里面的LinkedList是一个双向的链表。

链表最好的好处就在于来一个数据加一个长度,没有多余的冗余, 也是支持存储各种对象的(最好使用泛型)。

2、继承的类and实现的接口

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

2.1、AbstractSequentialList

LinkedList

2.2、List

跟ArrayList实现的同一个接口,因此就不贴了。

2.3、Dequen

LinkedList

deque 即双端队列。是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出,其限定插入和删除操作在表的两端进行。

这个后续学队列再去详细的介绍。

2.4、Cloneable、java.io.Serializable

跟ArrayList一样,都是支持克隆和序列化的。

3、LinkedList中的成员变量、数据结构、常用方法

3.1、成员变量

transient int size = 0;

用来记录 链表的大小,同样是transient的。

transient Node<E> first;

表示头结点。

transient Node<E> last;

表示最后一个节点。

3.2、数据结构

因为链表也是一个典型的线性结构,跟数组相似,但是也有不同,因为链表在逻辑地址(我们脑海中)是一个连续的地址,而在物理地址(电脑内存中)中却不是连续的一块,而是一个点,一个点的,这个节点持有上个节点,和下个节点的引用,如图:

LinkedList

因为逻辑地址并不要求是一块内存,因此链表在这方面还是要优于数组的。

但是正是不需要内存连续,因此要额外的需要持有上一个节点和下一个节点的引用。单个内存的开销变大。

    private static class Node<E> {
        //内部类
        //数据节点
        E item;
        //下一个节点的引用
        Node<E> next;
        //上一个节点的引用
        Node<E> prev;
        //构造方法
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

这是LinkedList中的内部类,Node ,每add一个数据就会有一个Node对象,每一个节点都有前后两个节点的引用,这就形成了一个双向链表。

跟ArrayList 相同的,Node 节点也是 transient 的修饰的,因此,后面也会重写private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 和 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) 这两个方法。目的跟ArrayList应该是一样的。

3.3 常用重要方法

3.3.1 构造方法

3.3.1.1 无参构造

/**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

不解释。

3.3.1.2 参数为   Collection 的构造方法

    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        //添加
        addAll(c);
    }

这个方法可以直接将已经存在的Collection 转换为一个LinkList 包括ArrayList 还有其他 子类。

----------------------

在这里发现,LinkedList的构造方法是没有指定长度的构造方法,这是跟数组的一个比较 重要的区别(这不是废话吗。。。。。。)

---------------------

3.3.2 add

3.2.2.1 public boolean add(E e)

public boolean add(E e) {
         //调用另外一个方法
        linkLast(e);
        return true;
    }

由于add方法内部是调用的另外一个方法,因此贴出另外的方法。

/**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) {
        //last 是记录的最后一个元素
        final Node<E> l = last;
        //new 一个Node 的节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //last更新为新生成的
        last = newNode;
        //如果last为null证明这是第一次添加,那么他就是第一个,也是最后一个。
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        //大小+1
        size++;
        //fail-fast 机制
        modCount++;
    }

有这个方法名字就可以很直白的看出来,是添到了链表的尾部。

其中的 new Node<>(l,e,null) 可以去看上面的 贴出来的Node的构造方法,

Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }

之前的last设为 新的 prev,next 设置为null   item 设置为存储的数据。

3.2.2.2 public void add(int index, E element)

    public void add(int index, E element) {
        //下标检测,是否超出
        checkPositionIndex(index);
        //如果位置正好等于 size ,就直接插入到最后
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            //插入到指定位置
            linkBefore(element, node(index));
    }

由于链表也是一个线性结构,因此也支持够插入到指定位置。

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        //插入之前的index 位置上的元素的 前一个元素
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //将原 index 位置上的元素的前一个 设置为新的节点 
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            //如果此节点的前一个是null,意味着插入的是首个位置
            first = newNode;
        else
            //前 index 位置的元素的前一个的 下一个引用,设置为新节点
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

画一个图应该是更好理解。

------------------------------------------------

灵魂画手:

LinkedList

大体的分为三步, 如果插入的位置是 0 ,跟这个差不多。

------------------------------------------------------

3.2.2.3 其他的add

public void addFirst(E e)

public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

 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++;
    }

这个从名字就很好看出来,就是添加到位置 0。

不过为什么不用add(0,e),而是再写一个方法呢?

----------------------------------------------------------

public void addLast(E e)

  public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

    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++;
    }

这两个方法,大同小异吧,具体实现也是差不多的,不过就是明明有了add具体位置插入,为什么不用这个方法,而是另外再写呢?

public boolean addAll(Collection<? extends E> c)

  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node<E> pred, succ;
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

这两个 方法是将 Collection 的某个集合里面的全部数据放入到 LinkedList 中,感觉用的不是很多,问的也不会很多,我也没注意过,不看了。

--------------------------------------------------------

3.3.3 remove

 public E remove(int index)

    public E remove(int index) {
        //边界检测
        checkElementIndex(index);
          //执行删除的函数
        return unlink(node(index));
    }

    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
          //如果index 是小于 size/2的 就从前找
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            //否则从后找
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

上面你这个函数就是 node(index) 的方法,可以看出他是返回了 index位置上的 node的引用,因为链表在内存中是不连续的,所以只能通过遍历链表去查找 对应的数据,

这个判断 index<(seze>>1) 的思想是 二分法的思想,将整个链表分为2份,看从哪边近,就从哪边开始,这也是双链表的优点,如果是单链表,就只能从前往后遍历了。

 E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
         //首先记录三个节点,当前的,前一个,后一个,每个对结构有调整的(add,remove )
         // 一般第一步 都是记录这三个
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;
        //如果前一个是null,就意味着删除的是first节点
        if (prev == null) {
            //直接将 first指向 第二个
            first = next;
        } else {
            //如果不是first元素,将要删除的前一个元素的 next 指向 当前元素的下一个
            prev.next = next;
           //将当前的前一个元素置空。
            x.prev = null;
        }
        //意味删除的是最后一个节点
        if (next == null) {
           //last 前移一个
            last = prev;
        } else {
           // 否则将下一个节点 的 前一个引用 设为 当前节点的前一个
            next.prev = prev;
           //将 当前节点的 下一个置空 
            x.next = null;
        }
       //数据置空
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

---------------------------------

来个图:

LinkedList

突然感觉自己很有画图天赋。。。。23333333

-------------------------------------------

public boolean remove(Object o)

    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            //如果 需要删除的对象是null 
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
          //对象不是null 就是用 equals方法 
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

这个其实只是分了 null和非null 两种情况,null 使用== ,非null 使用 equals 方法进行比较。

其中调用的删除的方法 还是 unlink(x) 。

时刻记得,链表虽然是一个线性表,但是无法像 数组那样,直接下标偏移量 找到删除的元素,这个必须需要进行一个 遍历,将整个链表 遍历完成。

同样的,这里删除同样要避免删除的时候,你想删除的如果是int 类型的数据,切记要转换为 包装类,否则调用的方法是remve(int)。

---------------------------------------------

其他的remove方法

public E removeFirst()

public E removeLast()

----------------------------------------------

3.3.4 get

    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

整个get方法很少,判断是否越界,然后返回 index 位置节点的 item 。

--------------------

其他 get方法

public E getFirst()

public E getLast()

------------------------

其他类似 get 方法

public E peek()

 /**
     * Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.
     *
     * @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty
     * @since 1.5
     */
 public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

public E element()

   /**
     * Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.
     *
     * @return the head of this list
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     * @since 1.5
     */
    public E element() {
        return getFirst();
    }

  public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

 public E poll()

 /**
     * Retrieves and removes the head (first element) of this list.
     *
     * @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty
     * @since 1.5
     */
    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

这三个方法都是返回first  ,不过第1、3方法是 如果 first 是 null 就返回null ,第2个方法内部调用的是getFirst(),这个方法:如果是空,就 抛出异常。

1、2两个方法只是返回,不删除元素,3方法是返回切删除了元素。

LinkedList

这里面有很多类似的方法,就不贴了,贴了浪费流量。

3.2.5 contains

public boolean contains(Object o)

public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }

这个是是否包含 某个元素。需要传入的是对象。

3.3 其他方法

 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)

具体代码不贴了,感觉这个LinkedList写的有点啰嗦了。

public Object[] toArray()

public T[] toArray(T[] a)

-----------------------------------------------------------------------------

不保证代码完全正确,也不保证代码是最优。

仅仅是根据自己的理解,写出来直观的代码,方便理解。

错误请指出,感激不尽!

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