LinkedList 源码分析

LinkedList 简介

我们在项目中一般是不会使用到 LinkedList 的,需要用到 LinkedList 的场景几乎都可以使用 ArrayList 来代替,并且,性能通常会更好!就连 LinkedList 的作者约书亚 · 布洛克(Josh Bloch)自己都说从来不会使用 LinkedList

LinkedList 插入和删除元素的时间复杂度?

  • 头部插入/删除:只需要修改头结点的指针即可完成插入/删除操作,因此时间复杂度为 O(1)。
  • 尾部插入/删除:只需要修改尾结点的指针即可完成插入/删除操作,因此时间复杂度为 O(1)。
  • 指定位置插入/删除:需要先移动到指定位置,再修改指定节点的指针完成插入/删除,不过由于有头尾指针,可以从较近的指针出发,因此需要遍历平均 n/4 个元素,时间复杂度为 O(n)。

LinkedList 为什么不能实现 RandomAccess 接口

RandomAccess 是一个标记接口,用来表明实现该接口的类支持随机访问(即可以通过索引快速访问元素)。由于 LinkedList 底层数据结构是链表,内存地址不连续,只能通过指针来定位,不支持随机快速访问,所以不能实现 RandomAccess 接口

LinkedList 源码分析

LinkedList 的类定义如下:

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

LinkedList 继承了 AbstractSequentialList ,而 AbstractSequentialList 又继承于 AbstractList

阅读过 ArrayList 的源码我们就知道,ArrayList 同样继承了 AbstractList , 所以 LinkedList 会有大部分方法和 ArrayList 相似。

插入元素

LinkedList 除了实现了 List 接口相关方法,还实现了 Deque 接口的很多方法,所以我们有很多种方式插入元素。

我们这里以 List 接口中相关的插入方法为例进行源码讲解,对应的是add() 方法。

add() 方法有两个版本:

  • add(E e):用于在 LinkedList 的尾部插入元素,即将新元素作为链表的最后一个元素,时间复杂度为 O(1)。

  • add(int index, E element):用于在指定位置插入元素。这种插入方式需要先移动到指定位置,再修改指定节点的指针完成插入/删除,因此需要移动平均 n/2 个元素,时间复杂度为 O(n)。

    // 在链表尾部插入元素
    public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
    }

    // 在链表指定位置插入元素
    public void add(int index, E element) {
    // 下标越界检查
    checkPositionIndex(index);

      // 判断 index 是不是链表尾部位置
      if (index == size)
          // 如果是就直接调用 linkLast 方法将元素节点插入链表尾部即可
          linkLast(element);
      else
          // 如果不是则调用 linkBefore 方法将其插入指定元素之前
          linkBefore(element, node(index));
    

    }
    // 将元素节点插入到链表尾部
    void linkLast(E e) {
    // 将最后一个元素赋值(引用传递)给节点 l
    final Node<E> l = last;
    // 创建节点,并指定节点前驱为链表尾节点 last,后继引用为空
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    // 将 last 引用指向新节点
    last = newNode;
    // 判断尾节点是否为空
    // 如果 l 是null 意味着这是第一次添加元素
    if (l == null)
    // 如果是第一次添加,将first赋值为新节点,此时链表只有一个元素
    first = newNode;
    else
    // 如果不是第一次添加,将新节点赋值给l(添加前的最后一个元素)的next
    l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
    }
    // 在指定元素之前插入元素
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // assert succ != null;断言 succ不为 null
    // 定义一个节点元素保存 succ 的 prev 引用,也就是它的前一节点信息
    final Node<E> pred = succ.prev;
    // 初始化节点,并指明前驱和后继节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
    // 将 succ 节点前驱引用 prev 指向新节点
    succ.prev = newNode;
    // 判断前驱节点是否为空,为空表示 succ 是第一个节点
    if (pred == null)
    // 新节点成为第一个节点
    first = newNode;
    else
    // succ 节点前驱的后继引用指向新节点
    pred.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
    }

获取元素

LinkedList获取元素相关的方法一共有 3 个:

  1. getFirst():获取链表的第一个元素。

  2. getLast():获取链表的最后一个元素。

  3. get(int index):获取链表指定位置的元素。

    // 获取链表的第一个元素
    public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
    throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
    }

    // 获取链表的最后一个元素
    public E getLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
    throw new NoSuchElementException();
    return l.item;
    }

    // 获取链表指定位置的元素
    public E get(int index) {
    // 下标越界检查,如果越界就抛异常
    checkElementIndex(index);
    // 返回链表中对应下标的元素
    return node(index).item;
    }

这里的核心在于 node(int index) 这个方法:

// 返回指定下标的非空节点
Node<E> node(int index) {
    // 断言下标未越界
    // assert isElementIndex(index);
    // 如果index小于size的二分之一  从前开始查找(向后查找)  反之向前查找
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        // 遍历,循环向后查找,直至 i == index
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}
相关推荐
程序员阿鹏22 分钟前
详解:模板设计模式
java·开发语言·jvm·后端·设计模式·eclipse·1024程序员节
前端 贾公子1 小时前
微信小程序 setData数据量过大的解决与分页加载的实现
1024程序员节
计算机学姐3 小时前
基于协同过滤算法的旅游网站推荐系统
vue.js·mysql·算法·mybatis·springboot·旅游·1024程序员节
会发光的猪。4 小时前
uniapp+华为HBuilder X 4.29跑鸿蒙模拟器报错没有签名授权
javascript·vue.js·华为·uni-app·bug·harmonyos·1024程序员节
小段闯天涯4 小时前
vscode 插件推荐安装
vscode·1024程序员节
ProMer_Wang4 小时前
C#探索之路基础夯实篇(6):C#在Unity中的自定义特性
unity·c#·1024程序员节
V+zmm101345 小时前
警务辅助人员管理系统小程序ssm+论文源码调试讲解
java·小程序·毕业设计·mvc·课程设计·1024程序员节
好想当只懒羊羊5 小时前
数据结构:堆的应用
1024程序员节
sheng12345678rui7 小时前
mfc100.dll丢失的解决方法-电脑基础知识
数据库·microsoft·电脑·dll修复工具·1024程序员节
xwz小王子8 小时前
李飞飞团队新突破:低成本高泛化机器人训练法,零样本迁移成功率90%!
人工智能·机器人·人机交互·1024程序员节