zoukankan      html  css  js  c++  java
  • linkedlist

    一、概述

          LinkedList与ArrayList一样实现List接口,只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现,LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList,而随机访问则比ArrayList逊色些。

          LinkedList实现所有可选的列表操作,并允许所有的元素包括null。

          除了实现 List 接口外,LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

          此类实现 Deque 接口,为 add、poll 提供先进先出队列操作,以及其他堆栈和双端队列操作。

          所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。

          同时,与ArrayList一样此实现不是同步的。

          (以上摘自JDK 6.0 API)。

    二、源码分析

          2.1、定义

          首先我们先看LinkedList的定义:

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

          从这段代码中我们可以清晰地看出LinkedList继承AbstractSequentialList,实现List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 接口的骨干实现,从而最大限度地减少了实现受“连续访问”数据存储(如链接列表)支持的此接口所需的工作,从而以减少实现List接口的复杂度。Deque一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素,定义了双端队列的操作。

    2.2、属性

          在LinkedList中提供了两个基本属性size、header。

    private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
    private transient int size = 0;

          其中size表示的LinkedList的大小,header表示链表的表头,Entry为节点对象。

    复制代码
    private static class Entry<E> {
            E element;        //元素节点
            Entry<E> next;    //下一个元素
            Entry<E> previous;  //上一个元素
    
            Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
                this.element = element;
                this.next = next;
                this.previous = previous;
            }
        }
    复制代码

          上面为Entry对象的源代码,Entry为LinkedList的内部类,它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素,这是典型的双向链表定义方式。

    2.3、构造方法

          LinkedList提高了两个构造方法:LinkedLis()和LinkedList(Collection<? extends E> c)。

    复制代码
    /**
         *  构造一个空列表。
         */
        public LinkedList() {
            header.next = header.previous = header;
        }
        
        /**
         *  构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。
         */
        public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
            this();
            addAll(c);
        }
    复制代码

          LinkedList()构造一个空列表。里面没有任何元素,仅仅只是将header节点的前一个元素、后一个元素都指向自身。

          LinkedList(Collection<? extends E> c): 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。该构造函数首先会调用LinkedList(),构造一个空列表,然后调用了addAll()方法将Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代码:

    复制代码
    /**
         *  添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
         */
        public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
            return addAll(size, c);
        }
        
        /**
         * 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引
         */
        public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
            //若插入的位置小于0或者大于链表长度,则抛出IndexOutOfBoundsException异常
            if (index < 0 || index > size)
                throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
            Object[] a = c.toArray();
            int numNew = a.length;    //插入元素的个数
            //若插入的元素为空,则返回false
            if (numNew == 0)
                return false;
            //modCount:在AbstractList中定义的,表示从结构上修改列表的次数
            modCount++;
            //获取插入位置的节点,若插入的位置在size处,则是头节点,否则获取index位置处的节点
            Entry<E> successor = (index == size ? header : entry(index));
            //插入位置的前一个节点,在插入过程中需要修改该节点的next引用:指向插入的节点元素
            Entry<E> predecessor = successor.previous;
            //执行插入动作
            for (int i = 0; i < numNew; i++) {
                //构造一个节点e,这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用
                //
                Entry<E> e = new Entry<E>((E) a[i], successor, predecessor);
                //将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素
                predecessor.next = e;
                //修改插入位置的前一个节点,这样做的目的是将插入位置右移一位,保证后续的元素是插在该元素的后面,确保这些元素的顺序
                predecessor = e;
            }
            successor.previous = predecessor;
            //修改容量大小
            size += numNew;
            return true;
        }
    复制代码

          在addAll()方法中,涉及到了两个方法,一个是entry(int index),该方法为LinkedList的私有方法,主要是用来查找index位置的节点元素。

    复制代码
    /**
         * 返回指定位置(若存在)的节点元素
         */
        private Entry<E> entry(int index) {
            if (index < 0 || index >= size)
                throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
                        + size);
            //头部节点
            Entry<E> e = header;
            //判断遍历的方向
            if (index < (size >> 1)) {
                for (int i = 0; i <= index; i++)
                    e = e.next;
            } else {
                for (int i = size; i > index; i--)
                    e = e.previous;
            }
            return e;
        }
    复制代码

          从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出LinkedList是双向链表,这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。

          如果对数据结构有点了解,对上面所涉及的内容应该问题,我们只需要清楚一点:LinkedList是双向链表,其余都迎刃而解。

          由于篇幅有限,下面将就LinkedList中几个常用的方法进行源码分析。

    2.4、增加方法

          add(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

    public boolean add(E e) {
        addBefore(e, header);
            return true;
        }

          该方法调用addBefore方法,然后直接返回true,对于addBefore()而已,它为LinkedList的私有方法。

    复制代码
    private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
            //利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry,
            Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
            //修改newEntry的前后节点的引用,确保其链表的引用关系是正确的
            newEntry.previous.next = newEntry;
            newEntry.next.previous = newEntry;
            //容量+1
            size++;
            //修改次数+1
            modCount++;
            return newEntry;
        }
    复制代码

          在addBefore方法中无非就是做了这件事:构建一个新节点newEntry,然后修改其前后的引用。

          LinkedList还提供了其他的增加方法:

          add(int index, E element):在此列表中指定的位置插入指定的元素。

          addAll(Collection<? extends E> c):添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。

          addAll(int index, Collection<? extends E> c):将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。

          AddFirst(E e): 将指定元素插入此列表的开头。

          addLast(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

    2.5、移除方法

          remove(Object o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。该方法的源代码如下:

    复制代码
    public boolean remove(Object o) {
            if (o==null) {
                for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                    if (e.element==null) {
                        remove(e);
                        return true;
                    }
                }
            } else {
                for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                    if (o.equals(e.element)) {
                        remove(e);
                        return true;
                    }
                }
            }
            return false;
        }
    复制代码

          该方法首先会判断移除的元素是否为null,然后迭代这个链表找到该元素节点,最后调用remove(Entry<E> e),remove(Entry<E> e)为私有方法,是LinkedList中所有移除方法的基础方法,如下:

    复制代码
    private E remove(Entry<E> e) {
            if (e == header)
                throw new NoSuchElementException();
    
            //保留被移除的元素:要返回
            E result = e.element;
            
            //将该节点的前一节点的next指向该节点后节点
            e.previous.next = e.next;
            //将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点
            //这两步就可以将该节点从链表从除去:在该链表中是无法遍历到该节点的
            e.next.previous = e.previous;
            //将该节点归空
            e.next = e.previous = null;
            e.element = null;
            size--;
            modCount++;
            return result;
        }
    复制代码

          其他的移除方法:

          clear(): 从此列表中移除所有元素。

          remove():获取并移除此列表的头(第一个元素)。

          remove(int index):移除此列表中指定位置处的元素。

          remove(Objec o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。

          removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。

          removeFirstOccurrence(Object o):从此列表中移除第一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。

          removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。

          removeLastOccurrence(Object o):从此列表中移除最后一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。

    2.5、查找方法

          对于查找方法的源码就没有什么好介绍了,无非就是迭代,比对,然后就是返回当前值。

          get(int index):返回此列表中指定位置处的元素。

          getFirst():返回此列表的第一个元素。

          getLast():返回此列表的最后一个元素。

          indexOf(Object o):返回此列表中首次出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。

          lastIndexOf(Object o):返回此列表中最后出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。

  • 相关阅读:
    call()与apply()的作用与区别
    Tomcat8/9的catalina.out中文乱码问题解决
    怎样查看Jenkins的版本
    每日日报2020.8.18
    528. Random Pick with Weight
    875. Koko Eating Bananas
    721. Accounts Merge
    515. Find Largest Value in Each Tree Row
    286. Walls and Gates (Solution 1)
    408. Valid Word Abbreviation
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Evil-Rebe/p/5853219.html
Copyright © 2011-2022 走看看