一.ArrayList的缺陷
二.链表
三.链表部分相关oj面试题
四.LinkedList的模拟实现
五.LinkedList的使用
六.ArrayList和LinkedList的区别
一.ArrayList的缺陷:
- ArrayList底层使用 数组 来存储元素，如果不熟悉可以来再看看： ArrayList与顺序表-CSDN博客
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 。
二.链表
1.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就像一个火车。
注意：1链表在逻辑上是连续的，在物理结构上不一定连续。
2.节点一般都是从堆上申请出来的
3.从堆上申请出来空间，是有它的分配规律和策略的，两次申请出来的可能连续也可能不续
2.链表的分类：
单向或者双向， 循环和非循环， 带头和不带头就可以组合出8种类型的链表。
虽然有这么多的链表的结构，但是我们重点掌握两种:
（1） 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，**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。
（2）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
3.无头单向非循环链表实现：
自己定义的类和包：
这里可以把方法先写在一个接口中，再通过MyLinkList实现接口，这样写可能更好，代码好复用。
我们
MyLinkList类中：我们要先抽象出每一个节点，每一个节点就是一个对象，我们可以写一个产生节点对象的模板：（这里可以定义一个静态 内部类，来抽象出节点模板）：
java
public class MyLinkList {
public int data;
public MyLinkList.Node next;
//静态内部类
public static class Node {
public int data;//0
public Node next;//引用类型默认值为NULL
public Node(int data) {
this.data = data;
}
}
}（1）头插方法：
java
public void addFirst(int data) {
//第一次插入节点(链表为空)
if (this.head == null) {
Node node = new Node(data);//链表头为空时（head == null），整了链表的头引用为 node
this.head = node;
return;
}
//链表不为空，单链表插入要先绑后面
Node node = new Node(data);
node.next = this.head;
head = node;//把node的引用给head，然head变成新的头
}（2）尾插法：
java
public void addList(int data) {
//第一次插入时
if (this.head == null) {
Node node = new Node(data);
head = node;
return;
}
Node node = new Node(data);
Node cur = this.head;//cur从头开始
/*这里注意cur不可以先走到空，如果cur走到null，那么cur的next就是cull*/
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
//出来时cur==null,就尾插
cur.next = node;
}（3）打印单链表：这里我们可以写一个，重载方法display2，可以让链表从返回的某个节点开始打印；
java
//打印单链表
public void display2(Node nodeH) {
Node cur = this.head;//cur从头开始
cur = nodeH;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.data + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
public void display() {
Node cur = this.head;//cur从头开始
while (cur != null) {
System.out.print(cur.data + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}（4）查找链表中是否包含某一数据节点：
java
//查找是否包含关键字Key,是否在链表中
public boolean contains(int key) {
Node cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.data == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}（5）清空链表：
java
public void clear() {
Node cur = head;
while (cur != null) {
//注意定义一个，变量记住置为空的，后驱节点
Node curN = cur.next;
cur.next =null;//引用类型必须制空
cur = curN;
}
//最后把头节点手动置为null
head = null;
}（6）.返回链表的长度：
java
public int size() {
Node cur = this.head;
int count = 0;//count不能为1，如果是空链表，count=1返回就，寄了
while (cur != null) {
cur = cur.next;
count++;
}
return count;
}（7）任意位置插入：这里我画了个图来理解：
java
//任意位置插入（第一个数据节点为0号下标）
public void addIndex(int index, int data) {
//相当于头插
if (index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
//相当于尾插
if (index == this.size()) {
addList(data);
return;
}
//正常插入方法：
/**
* 1. 先找到index前一个节点的地址->定义一个cur走index-1步
* 2.画图插入
*/
//先找到index前一个节点的地址
Node cur = searchIndex(index);
//插入
Node node = new Node(data);
/**
* 这里注意，先绑后面（node = cur.next;），因为单链表前一个节点负责，单独的维护后一个节点，前一个节点的引用被覆盖（cur节点）
* 那么原本和cur节点连接的节点就找不到了
*/
node.next = cur.next;
cur.next = node;
}
//找到index前一个节点的地址的方法
private Node searchIndex(int index) {
//index下标位置检验
if (index < 0 || index > this.size()) {
throw new RuntimeException("下标位置不合法");
}
Node cur = this.head;
while (index-1 != 0/*走index-1步*/) {
cur = cur.next;
index--;
}
return cur;//返回走index-1步后的，cur类型地址
}(8）删除指定位置节点：
java
//找key节点的前驱
private Node searchPrev(int key) {
Node prev = this.head;
while(prev.next != null) {
if (prev.next.data == key) {
return prev;
}else {
prev = prev.next;//继续往后走
}
}
return null;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key) {
/** 1. 找到，要删除节点del的前驱
* 2. 找到要删除的节点del
* 3. 删除节点
*/
//空节点直接返回
if (this.head == null) {
return;
}
//头节点直接删除
if (this.head.data == key) {
head = head.next;
return;//这里注意别忘记了
}
//1. 找到，要删除节点del的前驱
Node prev = searchPrev(key);
if (prev == null) {
throw new RuntimeException("没有你要删除的节点，请考量要删除的节点");
}
//2. 找到要删除的节点del
Node del = prev.next;
//3. 删除节点
prev.next = del.next;
}（9）只遍历一遍链表，删除所有指定的节点：这里我画了一个图可以帮助理解：定义一个一直往后走的快指针，和一个，不需要时往后走，判断是否要删除的慢指针
java
//遍历单链表一遍，删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key) {
/** 1.定义一个快指针 cur : cur指针一直往后走；
* 2.定义一个慢指针 prev: prev指针，只有cur遇到要删除的数据时，prev指针才往后走，不然保持不动
* 3.注意最后不要漏了，head头节点
*/
// 1.定义一个 cur指针 : cur指针一直往后走
// 2.定义一个 prev指针: prev指针，只有cur遇到要删除的数据时，prev指针才往后走，不然保持不动
Node cur = this.head.next;//
Node prev = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.data == key) {
//cur.data == key，时只有cur指针都在走，因为要遍历删除数据
prev.next = cur.next;
cur = cur.next;
}else {
//cur.data ！= key，两个指针都在动，prev指针，指向cur指针
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
// 3.注意最后不要漏了，head头节点
if (this.head.data == key) {
this.head = this.head.next;
}
}三.链表部分相关oj面试题：（分享一些我认为比较重要的）
1. 反转一个单链表：我录了视频方便理解： 反转一个链表-CSDN直播
反转一个链表
java
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode cur = head;
if(head == null) {
return null;
}
head = null;
while(cur != null) {
ListNode curN = cur.next;
cur.next = head;
head = cur;
cur = curN;
}
return head;
}
}2.给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点：
理解视频： 找到链表中间节点-CSDN直播
找到链表中间节点
java
class Solution {
public ListNode middleNode(ListNode head) {
if(head == null) {
return null;
}
ListNode fast = head;//快指针一次走2步
ListNode slow = head;//慢指针一次走一步
//条件不可以交换：(fast != null && slow.next != null)，fast可能开始就为null
while (fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
}
return slow;
}
}3.将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的：
理解视频： 合并两个有序链表-CSDN直播
合并两个有序链表
java
class Solution {
public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
ListNode headH = new ListNode(-1);
ListNode tmp = headH;//tmp用来遍历两个链表
while(list1 != null && list2 != null) {
//哪个节点数据小，就接在tmp后面
if(list1.val < list2.val) {
tmp.next = list1;
list1 = list1.next;
tmp = tmp.next;
}else {
tmp.next = list2;
list2 = list2.next;
tmp = tmp.next;
}
}
//当其中一个链表遍历完，就直接接上另一个链表的后半部分
if(list1 != null) {
tmp.next = list1;
}
if(list2 != null) {
tmp.next = list2;
}
return headH.next;
}
}4.链表的回文结构:
这里有两个点要注意：1.从后往前用slow走，因为偶数节点，fast指针会走到null，无法往前走。
2.回文时偶数情况下，A的下一个节点是slow节点，并且两个节点的val相等。这个时候就要直接返回ture
理解视频： 链表的回文结构-CSDN直播
链表的回文结构
java
public class PalindromeList {
public boolean chkPalindrome(ListNode A) {
// write code here
if (A == null) {
return true;
}
// write code here
ListNode fast = A;
ListNode slow = A;
//1.找到中间节点
while (fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
}
//2.翻转链表
ListNode cur = slow.next;
while (cur != null) {
ListNode curN = cur.next;
cur.next = slow;
slow = cur;
cur = curN;
}
//3.判断回文
//让A往后走，slow往前走直到；A.val==slow.val
//注意：回文时会有偶数情况下，A的下一个节点是slow节点，并且两个节点的val相等。这个时候就要直接返回ture
while (A != slow) {
if (A.val != slow.val) {
return false;
}
//到这里A.val == slow.val
//A.val == slow.val前提下，偶数情况下，A的下一个节点是slow节点，并且两个节点的val相等。这个时候就要直接返回ture
if (A.next == slow) {
return true;
}
A = A.next;
slow = slow.next;
}
return true;
}
}5.编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前:
注意：这里我的方法是，改完后，链表数据从小到大的，而做题在牛客网是，要求反过来（但是方法都一样）
理解视频： 链表分割-CSDN直播
链表分割
java
//链表的分割
public Node partition(Node pHead, int x) {
Node as = null;
Node ae = null;
Node bs = null;
Node be = null;
Node cur = pHead;
while (cur != null) {
if (cur.data > x) {
//第一次插入
if (as == null) {
as = ae = cur;
}else {//第N次插入
ae.next = cur;
ae = ae.next;
}
} else {
//第一次插入
if (bs == null) {
bs = be = cur;
}else{//第N次插入
be.next = cur;
be = be.next;
}
}
cur = cur.next;
}
//当一个链表为空时，返回
if(as == null) {
return bs;
}
//如果到这里as!= null
//连接两部分
ae.next = bs;
//注意，第二部分结尾不为空时，要手动把第二部分最后一个节点，手动制空
if(bs != null) {
be.next = null;
}
//最后返回as
return bs;
}6.给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环返回空 ：
方法是：第一次相遇点，到入口点的距离，等于起始点到入口点的距离
这里我画了这个图的推到：
java
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
// 方法：第一次相遇点，到入口点的距离，等于起始点到入口点的距离
while(fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
if(fast == slow) {
break;
}
}
/**
1.走到这里，要么不满足{(fast != null && fast.next != null)}
就是没有环；
2. 要么就是有环
*/
//没有环
if(fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
/**
有环：让slow以和fast以相同的速度，从起始点到入口点,
fast从第一次相遇的成环点走到入口点
*/
slow = head;//把slow返回起始点
while(slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
}7.输入两个链表，找出它们的第一个公共结点：
方法：先找到哪个链表长，再让长的链表先走，他们的差值步，最后两个链表一起走，直到他们第一次相遇。
java
public class Solution {
public ListNode FindFirstCommonNode(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
//1.先分别求出两个链表的长度
ListNode pl = pHead1;
ListNode ps = pHead2;
int lenA = 0;
int lenB = 0;
while (pl != null) {
lenA++;
pl = pl.next;
}
while (ps != null) {
lenB++;
ps = ps.next;
}
//注意pl和ps，指向了null，要赋值回来
pl = pHead1;
ps = pHead2;
//2.求差值
int len = lenA - lenB;
if (len < 0) {
pl = pHead2;
ps = pHead1;
len = lenB - lenA;//len变为为正数
}
//现在知道pl指向长的链表，ps指向短的链表
//3.操作两个链表pl和ps，长的链表（pl）先走链表的差值，然后再一起走直到相交
while (len != 0) {
pl = pl.next;
len--;
}
//两个链表分别都走，直到他们相遇
while (pl != ps) {
pl = pl.next;
ps = ps.next;
}
if (pl == null) {
//pl，ps为空,也不可能相交
return null;
}
return pl;
}
}四.LinkedList的模拟实现：无头双向链表实现
1.写的类和包：
其实 无头双向链表，就比单链表多了一个，可以指向前一个节点的引用域，并且尾节点也被一个引用记录着。这样任意位置插入就不用记录节点了。
2.实现：
这里注意一下删除双链表指定位置Remove的节点 ：可以优化一下代码，先删除头节点，之后尾节点和中间任意位置节点，有重复代码，（cur.prev.next = cur.next）可以共用；
java
public class MyLinkList implements IList{
static class ListNode{
public int val;
public ListNode prev;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;//头节点
public ListNode last;//尾节点
@Override
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (head == null) {
head = last = node;
}else {
//所有的插入优先绑定后面
node.next = head;
head.prev = node;
head = node;
}
}
@Override
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (head == null) {
head = last = node;
}else {
last.next = node;
node.prev = last;
last = last.next;
}
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) {
int len = size();
if (index > len || index < 0) {
return;
}
if (index == len) {
addLast(data);
}
if (index == 0) {
addFirst(data);
}
ListNode cur = findIndex(index);
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur;
cur.prev.next = node;
node.prev = cur.prev;
cur.prev = node;
}
private ListNode findIndex(int index) {
ListNode cur = head;
while (index != 0) {
cur = cur.next;
index--;
}
return cur;
}
@Override
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
@Override
public void remove(int key) {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {
//当只有一个节点要删除时
if (head == null) {
cur.next.prev = null;
}
head = head.next;
//删除就走人
return;
}else {
cur.prev.next = cur.next;//优化后，删除中间和尾巴的代码
if (cur == last) {
last = cur.prev;
}else {
cur.next.prev = cur.prev;
}
//删除就走人
return;
}
}
cur = cur.next;
}
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {
//当只有一个节点要删除时，cur.next.prev = null会为空，所以加上if判断
if (head == null) {
cur.next.prev = null;
}
head = head.next;
//删除不能走人，接着删除后面。
}else {
cur.prev.next = cur.next;//优化后，删除中间和尾巴的代码
if (cur == last) {
last = cur.prev;
}else {
cur.next.prev = cur.prev;
}
//删除不能走人，接着删除后面。
}
}
cur = cur.next;
}
}
@Override
public int size() {
ListNode cur = head;
int len = 0;
while (cur != null) {
len++;
cur = cur.next;
}
return len;
}
@Override
public void display() {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
@Override
public void clear() {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
ListNode curN = cur.next;
cur.next = null;
cur.prev = null;
cur = curN;
}
//注意head和last节点在链表中还被引用着
head = last = null;
}
}五.LinkedList的使用：
1.什么是LinkedList：
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。
2. 在集合框架中，LinkedList也实现了List接口，具体如下：
总结：
1. LinkedList实现了List接口
2. LinkedList的底层使用了双向链表
3. LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问
4. 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)
5. LinkedList比较适合任意位置插入的场景
3. LinkedList也有有参数和二无参数的构造方法：
4.方法的使用表参考：
java
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
System.out.println(list);
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(11);
list1.add(12);
list1.add(13);
System.out.println("==============");
list.addAll(list1);
System.out.println(list);
}
}输出：
5.LinkedList的遍历：ListIterator是Iterator的一个子类，可以专门用来打印链表
代码如下：
java
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
System.out.println(list);
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(11);
list1.add(12);
list1.add(13);
System.out.println("foreach遍历");
for (Integer x:list) {
System.out.print(x + " ");
}
System.out.println();
System.out.println("迭代器遍历历");
Iterator<Integer> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.print(it.next() + " ");
}
/**
* ListIterator是Iterator的一个子类，可以专门用来打印链表
*/
System.out.println();
System.out.println("使用迭代器遍历---正向遍历");
ListIterator<Integer> it1 = list.listIterator();
while (it1.hasNext()) {
System.out.print(it1.next() + " ");
}
System.out.println();
System.out.println("使用反向迭代器---反向遍历");
ListIterator<Integer> it2 = list.listIterator(/*这里要传链表的长度*/ list.size());
while (it2.hasPrevious()) {
System.out.print(it2.previous() + " ");
}
}
}六.ArrayList和LinkedList的区别：
