基本结构 #
LinkedList是Java对线性表的一种实现，它实现的接口有List
LinkedList是用链表来实现List接口的，它对链表的封装如下：
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
它的成员变量如下：
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L; //序列化号
transient int size = 0; //链表的大小，transient关键字载序列化对象的时候，这个属性就不会被序列化
transient Node<E> first; //链表的头结点
transient Node<E> last; //链表的尾结点
构造方法如下：
public LinkedList() { //无参构造方法
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) { //传一个Collection的对象
this();
addAll(c);
}
从前面的有参构造方法可以看出，它要求传入一个实现了Collection接口的类，这个接口为线性表，向量，栈，队列等定义了共同的操作。在传了一个Collection的对象（接口本身是不能创建对象的，这里只是为了说明方便）之后会调用addAll()方法来初始化，这是一个封装好的方法，方法内部会调用它的重载方法，多传入一个index的参数，这个参数值在方法内部默认为size。方法的实现如下：
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); //这里会检查传入下标的合法性，index >= 0 && index <= size，不满足会抛出异常
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0) //如果传入的 Collection对象为空，返回false表示添加失败
return false;
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index); //调用node函数返回index下标对应的Node结点
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
在上面的方法中调用node函数返回index下标对应的Node结点，这个函数在其他的方法中也有用到，我们单独进行一下分析。函数内部首先会对当前链表的大小除以2，如果index小于这个数，就说明这个下标对应链表的前半部分，然后就从头结点开始向后遍历；否则说明在整个链表的后半部分，就从后往前遍历，最后都是返回对应的结点，只不过这样会减少遍历的次数，节省时间。具体的代码如下：
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
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;
}
}
常用方法 #
下面我们来了解一些场用的一些方法：
插入元素 #
public void addFirst(E e) { //插入到链表头
linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
if (f == null) //如果原来的头结点是null，说明现在整个链表只有一个元素
last = newNode; //所以链表的尾结点也是newNode
else
f.prev = newNode; //这时原来头结点的prev就是现在的头结点
size++;
modCount++;
}
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null) //如果原来的尾结点是null，说明现在整个链表只有一个元素
first = newNode; //所以链表的头结点也是newNode
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e); //默认的添加元素是添加到链表尾部
return true;
}
public void add(int index, E element) { //在固定下标处添加元素
checkPositionIndex(index); //检查下标的合法性，index >= 0 && index <= size
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index)); //传入插入元素下标处的原结点
}
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
查找元素 #
public E getFirst() { //查找第一个元素
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
public E getLast() { //查找末尾的元素
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
public E get(int index) { //指定下标的元素
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
删除元素 #
删除元素和前面的插入元素正好是对偶的操作，在删除元素的代码中，这里作者并不是直接将头结点的指针指向下一个结点，而是先把要删除元素的内容全部设置为null，这样做更加方便jvm进行垃圾回收。
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
public boolean remove(Object o) { //删除对应元素的结点
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
public E remove(int index) { //删除对应下标的结点
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
修改元素 #
public E set(int index, E element) { //将下标index处的元素的值修改为element
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
toArray()方法 #
Collection接口提供的toArray方法返回一个collection的数组表示，无参的方法返回的是Object类型的数组，在实际中往往不好进行类型转换，所以可以传入想转换成数据类型的数组来进行转换。
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
另外我们最开始提到LinkedList实现了Deque
Last modified on 2021-07-26