Java数据结构之LinkedList从链表到实现的方法是什么

1.ArrayList的缺陷

public class ArrayList extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
	// ...
	// 默认容量是10
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
	//...
	// 数组：用来存储元素
	transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
	// 有效元素个数
	private int size;
	public ArrayList(int initialCapacity) {
		if (initialCapacity > 0) {
			this.elementData = new Object[initialCapacity];
		} else if (initialCapacity == 0) {
			this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
				} else {
						throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
				}
		} 
		// ...
}

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

2.LinkedList

LinkedList概念

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：



说明:

• LinkedList实现了List接口

• LinkedList的底层使用了双向链表

• LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问

• 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)

LinkedList的使用

LinkedList的构造

方法	解释
LinkedList()	无参构造
public LinkedList(Collection c)	使用其他集合容器中元素构造List

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

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 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 subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list

public static void main(String[] args) {
	LinkedList 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());
	System.out.println(list);
	// 在起始位置插入0
	list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elemSystem.out.println(list);
	list.remove(); // remove(): 删除第一个元素，内部调用的是removeFirst()
	list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素
	list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素
	list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素
	System.out.println(list);
	// contains(elem): 检测elem元素是否存在，如果存在返回true，否则返回false
	if(!list.contains(1)){
		list.add(0, 1);
	} 
	list.add(1);
	System.out.println(list);
	System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置
	System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置
	int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素
	list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elem
	System.out.println(list);
	// subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
	List copy = list.subList(0, 3);
	System.out.println(list);
	System.out.println(copy);
	list.clear(); // 将list中元素清空
	System.out.println(list.size());
}

LinkedList的遍历

public static void main(String[] args) {
	LinkedList 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 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 rit = list.listIterator(list.size());
	while (rit.hasPrevious()){
	System.out.print(rit.previous() +" ");
	} 
	System.out.println();
}

3.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，以下情况组合起来就有8种链表结构：

• 单向或者双向

• 带头或者不带头

• 循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们重点掌握两种:

• 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。另外这种结构在笔试面试中出现很多。

• 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。

4.ArrayList和LinkedList的区别

不同点	ArrayList	LinkedList
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