Java_LinkedList链表详解

前言

ArrayList的缺陷

链表

链表的概念及结构

ArrayList和LinkedList的区别

链表的缺陷

前言

图文详解java链表，顺序表和链表的比较，多种链表的形式，链表的使用，链表的方法

ArrayList的缺陷

ArrayList顺序表

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。

链表

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。

由上图可见链表不同于数组，删除和添加元素只需要把next的值改变即可

这样时间复杂度只为O(1)

例如：

注意:

1.从上图可看出,链式结构在逻辑上是连续的 ,但是在物理上不一定连续

2.现实中的结点一般都是从堆上申请出来的

3.从堆上申请的空间,是按照一定的策略来分配的,两次申请的空间可能连续,也可能不连续

链表的种类

1.单向或双向

2.带头或不带头

3.循环或不循环

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。

LinkedList的使用

什么是LinkedList

LinkedList的底层是双向链表结构(链表后面介绍)，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。

LinkedList的使用

LinkedList的构造

java 复制代码

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);
}

LinkedList的其他常用方法介绍

java 复制代码

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());
    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elem
    System.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<Integer> 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

java 复制代码

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();
}

ArrayList和LinkedList的区别

链表的缺陷

我们知道链表的删除和添加效率比顺序表高得多，但是没有取代顺序表，这是因为链表也有缺陷

如上图，链表对于访问来说非常的乏力，顺序表底层是数组，可以直接用下标来访问，时间复杂度为O(1)，而链表则需要从头开始访问，一个个计数然后访问到需要的元素，时间复杂度为O(n)

所以顺序表和链表都有其存在的意义，我们要视情况而选择合适的来使用