Java中常用的集合及方法（3）

1、List（接上级--常用方法示例补充）

1.4 常用的方法

1.4.2 LinkedList（JDK8）

LinkedList是Java中一个实现了List接口和Deque接口的类，它采用链表结构存储数据，支持高效的插入和删除操作。

LinkedList中的所有方法及使用

使用示例：

1、构造方法

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LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

2、添加元素

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// 在链表末尾添加元素
list.add("Apple");

// 在指定索引位置插入元素
list.add(0, "Banana");

3、删除元素

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// 删除第一个元素（头节点）
String removedHead = list.removeFirst();

// 删除最后一个元素（尾节点）
String removedTail = list.removeLast();

// 删除特定对象首次出现的位置
if (list.contains("Apple")) {
    list.removeFirstOccurrence("Apple");
}

// 删除特定对象最后一次出现的位置
if (list.contains("Apple")) {
    list.removeLastOccurrence("Apple");
}

// 移除链表中的第一个元素  
list.remove(); 

// 根据索引删除元素
list.remove(0);

// 移除指定元素（首次出现的）  
list.remove("Apple"); // 如果存在的话，移除Apple


// 移除所有指定元素集合  
list.removeAll(java.util.Arrays.asList("Apple", "Banana")); // 移除所有Apple和Banana（如果存在）

4、获取元素

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// 获取第一个元素（头节点）
String firstItem = list.getFirst();

// 获取最后一个元素（尾节点）
String lastItem = list.getLast();

// 获取索引位置的元素
String itemAtIndex = list.get(0);

5、设置元素

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// 设置第一个元素（头节点）
list.setFirst("Cherry");

// 设置最后一个元素（尾节点）
list.setLast("Cherry");

// 根据索引设置元素
list.set(0, "Cherry");

6、遍历和查找元素

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// 使用迭代器遍历
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

// 使用for-each循环遍历
for (String element : list) {
    System.out.println(element);
}

// 查找元素是否存在
boolean contains = list.contains("Cherry");

// 获取元素的索引
int index = list.indexOf("Cherry");

// 查找指定元素最后一次出现的索引  
int lastIndex = list.lastIndexOf("Banana"); // 查找Banana的最后一个索引（如果只有一个，则和indexOf一样）

7、其他操作

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// 获取列表大小（元素数量）
int size = list.size();

// 清空列表
list.clear();

// 判断列表是否为空
boolean isEmpty = list.isEmpty();

// 在链表头部添加元素
list.addFirst("Orange");

// 在链表尾部添加元素
list.addLast("Grape");

// 从链表头部弹出并返回元素
String poppedHead = list.pop();

// 从链表尾部移除并返回元素
String polledTail = list.pollLast();

// 检查链表是否包含另一个集合的所有元素
boolean allElementsPresent = list.containsAll(anotherList);

// 移除链表中所有与另一个集合相同的元素
list.removeAll(anotherList);

// 截取子列表
List<String> sublist = list.subList(fromIndex, toIndex);

8、排序操作

由于LinkedList实现了List 接口，因此可以使用**Collections.sort()**进行排序，但请注意这将创建一个新的ArrayList来完成排序，并在排序后替换原链表内容。

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Collections.sort(list);

如果是对某个实体类，需要根据不同的字段或逻辑来排序，也可以创建一个Comparator：

例：

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import java.util.Collections;  
import java.util.Comparator;  
import java.util.LinkedList;  
  
public class LinkedListExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        LinkedList<Person> list = new LinkedList<>();  
        list.add(new Person("Alice", 25));  
        list.add(new Person("Bob", 20));  
        list.add(new Person("Charlie", 30));  
  
        // 自定义排序，按照年龄升序排序  
        Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {  
            @Override  
            public int compare(Person p1, Person p2) {  
                return Integer.compare(p1.age, p2.age);  
            }  
        });  
        // 输出: [Bob, Alice, Charlie] 此处Person类需重写toString方法  
        System.out.println(list); 
    }  
}  
  
class Person {  
    String name;  
    int age;  
  
    public Person(String name, int age) {  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
    }  
  
    @Override  
    public String toString() {  
        return name + " " + age;  
    }  
}

或者是使用 Java 8 的 Lambda 表达式进行排序：

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import java.util.Collections;  
import java.util.LinkedList;  
import java.util.Comparator;  
  
public class LinkedListExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        LinkedList<Person> list = new LinkedList<>();  
        list.add(new Person("Alice", 25));  
        list.add(new Person("Bob", 20));  
        list.add(new Person("Charlie", 30));  
  
        // 使用 Lambda 表达式进行自定义排序，按照年龄升序排序 ：Person类需有getAge方法  
        Collections.sort(list, Comparator.comparingInt(Person::getAge));  
  
        // 输出: [Bob, Alice, Charlie] 
        System.out.println(list); 
    }  
}  
  
class Person {  
    String name;  
    int age;  
  
    public Person(String name, int age) {  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
    }  
  
    public int getAge() {  
        return age;  
    }  
  
    @Override  
    public String toString() {  
        return name + " " + age;  
    }  
}

适合使用的场景：

频繁增删的场景：LinkedList在插入和删除元素时具有较高的效率，特别适用于需要频繁进行这些操作的情况。例如，当需要在列表的头部或中间位置插入或删除元素时，LinkedList是一个很好的选择。

头尾操作或插入指定位置的场景：LinkedList允许在链表的两端以及任何指定位置进行高效的插入和删除操作。这使得它在需要灵活操作列表不同位置的场景中特别有用。

顺序访问的场景：如果应用需要按照顺序访问列表中的元素，而不是随机访问，那么LinkedList可能是一个合适的选择。因为LinkedList是通过节点链接实现的，所以在顺序访问时性能较好。

注意：

虽然LinkedList在插入和删除操作上具有优势，但在随机访问方面可能不如ArrayList高效。因此，在选择使用LinkedList还是其他数据结构时，需要根据具体应用场景的性能需求进行权衡。

此外，还需要注意LinkedList的内存使用情况。由于LinkedList的每个节点都需要消耗一定的空间来存储数据和指针，因此在处理大量数据时，可能会占用更多的内存。因此，在使用LinkedList时，也需要关注内存管理和优化。

使用场景示例：

实现队列或栈：LinkedList可以作为队列（Queue）或栈（Stack）的数据结构实现。队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，常用于处理需要按顺序处理的任务或事件，如打印任务队列。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，常用于需要按相反顺序处理元素的情况，如函数调用栈。LinkedList的节点可以通过其指针关系方便地实现这些操作。

链表操作算法：在需要实现链表相关的算法时，LinkedList是一个很好的选择。例如，你可以使用LinkedList来实现链表的合并、反转、排序等算法。这些算法通常需要对链表进行频繁的插入和删除操作，LinkedList的高效性使得这些算法的实现更加高效。

动态插入和删除元素：在某些应用中，可能需要频繁地在列表的任意位置插入或删除元素。例如，在一个需要用户动态添加和删除任务的待办事项列表中，LinkedList就能够提供高效的插入和删除操作。由于LinkedList不需要像ArrayList那样移动大量元素来保持连续的内存空间，因此在这种场景下，LinkedList的性能优势会更为明显。

使用时需要注意的问题：

在使用LinkedList时，需要注意以下几个关键问题：

节点数据的准确性：确保链表中的每个节点都包含正确的数据。在插入或修改节点数据时，需要仔细核对数据的正确性，避免因为数据错误导致链表的状态不一致。

节点指针的正确性：LinkedList中的每个节点都有一个指向下一个节点的指针。在插入、删除或修改节点时，必须确保这些指针的正确性。如果指针设置错误，可能会导致链表断裂或形成循环，从而破坏链表的完整性。

内存管理：在创建新节点时，需要分配内存；在删除节点时，需要释放内存。必须确保在合适的时机进行内存分配和释放，避免内存泄漏或内存不足的问题。

并发安全：LinkedList不是线程安全的。在多线程环境下，如果多个线程同时修改LinkedList，可能会导致数据不一致或其他并发问题。因此，在并发环境下使用LinkedList时，需要采取适当的同步措施，例如使用锁或同步块来保护链表的访问和修改操作。

遍历和访问方式：LinkedList是基于节点链接实现的，因此在遍历和访问链表元素时，需要使用迭代器或循环遍历的方式。在遍历过程中，需要注意避免死循环或跳过某些节点的问题。同时，由于LinkedList在随机访问方面不如ArrayList高效，因此在需要频繁进行随机访问的场景下，ArrayList可能更合适。

性能考虑：虽然LinkedList在插入和删除元素时具有较高的效率，但在遍历元素时可能不如ArrayList快。因此，在选择使用LinkedList还是ArrayList时，需要根据具体应用场景的性能需求进行权衡。

LinkedList的扩容？

注意：LinkedList不存在扩容的说法

因为LinkedList是基于双向链表实现的，它没有固定的初始化大小，也没有特定的扩容机制。原因在于链表结构的特点使其可以在需要时动态地添加或删除节点，而不需要像数组那样预先分配或调整固定大小的内存空间。因此，LinkedList在添加元素时，只需要在链表头部或尾部创建新的节点，或者在指定位置插入新的节点即可。