T9移动架构师成长路线学习第二天（必备数据结构_LinkedList）

一、LinkedList

1、LinkedList的概念

LinkedList 是一个基于双向链表实现的集合类，它允许包含所有元素（包括 null），并且支持在列表的两端进行高效的插入和删除操作，但查找删除慢（需要从头/尾往中间找）。

这里用一个比喻通俗的理解一下：做游戏时每个人手拉手站成一排（LinkedList）。每个人都知道自己的左边和右边是谁（双向链表）。如果想找到队伍中的第5个人，就必须从头开始一个个数到第5个，因为LinkedList是没有下标的（查找删除慢）。但是如果有人要离开队伍，只需要让他的左右两个人重新牵手就行了；如果有人要插队，也只需要在他要插入的位置，让左右两个人松手，然后和新来的人牵手（高效的插入和删除操作）。

2、LinkedList的底层逻辑

LinkedList的底层不是数组（所以无下标），而是一串节点（Node）相互链接，每个节点有三个部分：（1）数据（item）；（2）指向前驱节点的引用（prev）；（3）指向后继节点的引用（next）；

JDK源码中的内部静态类：

ini 复制代码

private static class Node<E> {
    E item;       // 节点存储的数据
    Node<E> next; // 指向下一个节点
    Node<E> prev; // 指向上一个节点

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

LinkedList 内部维护两个指针：first（头结点）和 last（尾结点），用于快速找到链子两端。这样的话，如果要在头部或尾部插入/删除，只需要改一下这两个指针，不用遍历整个链子。

java 复制代码

transient int size = 0;     // 当前元素个数
transient Node<E> first;    // 头结点
transient Node<E> last;     // 尾结点

3、LinkedList的列表代码实战

LinkedList基本概念就讲到这里，让我们用代码实战一下吧！

代码示例：

csharp 复制代码

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListAsListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建一个 LinkedList（当作顺序表）
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

        // 增（Add）---------------------------------------------------
        list.add("A"); // 在末尾添加
        list.add("B");
        list.add("C");
        list.add(1, "D"); // 在下标 1 的位置插入元素

        System.out.println("添加后的列表: " + list);

        // 查（Read）---------------------------------------------------
        String first = list.get(0);  // 通过下标读取
        String second = list.get(1);
        System.out.println("第一个元素: " + first);
        System.out.println("第二个元素: " + second);

        // 改（Update）---------------------------------------------------
        list.set(2, "E"); // 修改下标为 2 的元素
        System.out.println("修改后的列表: " + list);

        // 删（Delete）---------------------------------------------------
        list.remove(1);        // 删除下标为 1 的元素
        list.remove("C");      // 删除指定对象（第一次出现的）
        System.out.println("删除后的列表: " + list);

        // 遍历（for-each）
        System.out.print("遍历列表: ");
        for (String s : list) {
            System.out.print(s + " ");
        }
    }
}

运行结果：

说明：代码中使用了0、1等下标，比如list.set(2, "E")，这个里面的"2"是index；"E"是item。这并不是错误，因为LinkedList实现了List接口，而List接口定义了按index（下标）操作的方法，所以LinkedList也需要遵循这种方法。

List接口中index的定义：

arduino 复制代码

E get(int index);
E set(int index, E element);
void add(int index, E element);
E remove(int index);

比如当在代码中调用list.get(3)的时候，并不是像ArrayList那样通过O(1)直接拿到，而是需要判断 index 靠近头还是尾，然后选择近的一端开始遍历，直到找到目标 index 对应的节点。这个操作的底层逻辑还是遍历链表，并不是数组的随机访问。

4、LinkedList实现的接口

LinkedList实现了 List、Deque、Queue 接口，所以既能当顺序表用，又能当队列/栈用。

接口源码示例：

csharp 复制代码

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

说明：

（1）implements List：支持按索引的增删查改（把它当顺序表用）。

（2）implements Deque：提供双端队列接口（左右两端的入队/出队/查看），Deque 继承自 Queue，因此也满足 Queue 的一切语义。

（3）底层为 Node（含 item, next, prev），并维护 first 和 last 两个引用（链表两端）。

这个先暂时分享到这里，等学习到队列和栈的时候在进行详细说明。

二、LinkedList和ArrayList的用法对比


特点	ArrayList	LinkedList
底层结构	动态数组	双向链表
随机访问（get / set）	快，O(1)	慢，O(n)
插入/删除（中间位置）	慢，要移动元素 O(n)	快，只改指针 O(1)
插入/删除（末尾 add/removeLast）	快，均摊 O(1)	快，O(1)
内存占用	小（只存数据）	大（额外存指针）
适用场景	读多写少、随机访问多	写多读少、频繁插入删除

ArrayList 适合：频繁访问元素（比如查找、遍历），内存紧张场景。

LinkedList 适合：频繁在中间插入/删除元素，不太在乎访问速度的场景。

因为ArrayList和LinkedList都实现了List接口，所以在编写代码时用的API几乎是一样的，下面举出一个代码实例：

csharp 复制代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class ListCompareDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayList 示例
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("A");
        arrayList.add("B");
        arrayList.add("C");

        // LinkedList 示例
        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("A");
        linkedList.add("B");
        linkedList.add("C");

        // 常见操作
        System.out.println("ArrayList 第一个元素: " + arrayList.get(0));
        System.out.println("LinkedList 第一个元素: " + linkedList.get(0));

        arrayList.remove(1);  // 删除 index=1 的元素
        linkedList.remove(1);

        System.out.println("ArrayList 剩余: " + arrayList);
        System.out.println("LinkedList 剩余: " + linkedList);
    }
}

运行结果：

今天的学习就到这里啦，有什么不足还请指正！下期将会学习队列和栈。