集合之List--ArrayList与LinkedList以及List与数组、Set的区别

在java中，List是最常用的集合类型之一，而ArrayList和LinkedList是List接口的两种主要实现。它们各有优缺点，适用于不同的场景。此外，List与数组、Set之间也有显著的区别。以下是对他们的详细对比和分析

一、ArrayList与LinkedList的区别

ArrayList

• 底层实现：基于动态数组

• 特点

  • 随机访问速度快：通过索引访问元素的时间复杂度为O(1)。

  • 插入和删除效率低：在中间插入或删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)

  • 内存占用少：只需要存储元素本身，不需要额外的指针

• 适用场景：

  • 频繁读取数据（如遍历或随机访问）

  • 数据量较大且插入/删除操作较少的场景

示例：

List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("A");
arrayList.add("B");
arrayList.add("C");
System.out.println(arrayList.get(1)); // 输出：B

LinkedList

• 底层实现：基于双向链表

• 特点

  • 插入和删除效率高：在链表中间插入或删除元素的时间复杂度为O(1).

  • 随机访问速度慢：需要从头或尾遍历链表，时间复杂度为O(n)。

  • **内存占用多：**每个元素需要额外的指针（前驱和后继）

• 适用场景

  • 频繁插入或删除数据的场景

  • 需要实现栈、队列或双向队列的场景

示例：

List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("A");
linkedList.add("B");
linkedList.add("C");
linkedList.add(1, "D"); // 在索引1处插入元素
System.out.println(linkedList); // 输出：[A, D, B, C]

ArrayList 与 LinkedList 对比

特性	ArrayList	LinkedList
底层实现	动态数组	双向链表
随机访问速度	O(1)	O(n)
插入/删除速度	O(n)（需要移动元素）	O(1)（只需修改指针）
内存占用	较少（只存储元素）	较多（需要存储指针）
适用场景	频繁读取、数据量较大	频繁插入/删除、实现栈/队列

二、List与数组的区别

数组

• 固定长度：数组的长度在创建时确定，无法动态扩展。

• 类型固定：数组只能存储相同类型的元素。

• 性能高：数组的访问速度非常快，因为它是连续的内存块。

• 功能有限：数组没有提供丰富的方法（如添加、删除、查找等）。

示例：

String[] array = new String[3];
array[0] = "A";
array[1] = "B";
array[2] = "C";
System.out.println(array[1]); // 输出：B

---

List

• 动态长度 ：List 的长度可以动态扩展。

• 类型灵活 ：List 可以存储任意类型的对象（通过泛型指定）。

• 功能丰富 ：List 提供了丰富的方法（如 add、remove、contains 等）。

• 性能较低 ：相比数组，List 的访问速度稍慢（尤其是 LinkedList）。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
System.out.println(list.get(1)); // 输出：B

---

List 与数组对比

特性	数组	List
长度	固定长度	动态长度
类型	只能存储相同类型	可以存储任意类型（泛型）
性能	访问速度快	访问速度稍慢
功能	功能有限	功能丰富（添加、删除、查找等）
适用场景	数据量固定、性能要求高	数据量动态变化、功能需求多

三、List与Set的区别

List

• 有序：元素按照插入顺序存储。

• 允许重复：可以存储相同的元素。

• 索引访问：可以通过索引访问元素。

• 实现类 ：ArrayList、LinkedList、Vector 等。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("A"); // 允许重复
System.out.println(list); // 输出：[A, B, A]

---

Set

• 无序 ：元素不保证顺序（LinkedHashSet 除外）。

• 不允许重复：相同的元素只能存储一次。

• 无索引访问：不能通过索引访问元素。

• 实现类 ：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet 等。

示例：

Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("A");
set.add("B");
set.add("A"); // 不允许重复
System.out.println(set); // 输出：[A, B]（顺序不确定）

---

List 与 Set 对比

特性	List	Set
顺序	有序	无序（LinkedHashSet 除外）
重复元素	允许重复	不允许重复
索引访问	支持	不支持
实现类	ArrayList、LinkedList 等	HashSet、TreeSet 等
适用场景	需要保留顺序和重复元素	需要去重、不关心顺序

四、 总结

• ArrayList vs LinkedList：

  • ArrayList 适合频繁读取和随机访问的场景。

  • LinkedList 适合频繁插入和删除的场景。

• List vs 数组：

  • 数组适合数据量固定、性能要求高的场景。

  • List 适合数据量动态变化、功能需求多的场景。

• List vs Set：

  • List 保留顺序和重复元素。

  • Set 去重且不保证顺序。

根据具体的业务需求，选择合适的数据结构可以显著提高程序的性能和可维护性