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源码之LinkedList 单双向链表介绍

yimingkeji
 yimingkeji
发布于 01/07 23:24
字数 1275
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链表

单向链表

单链表,通俗讲就是只知道下个节点,不知道上个节点,如下图:

单链表的特点:

  • 最后一个节点的next为null(闭环链表指向第一个元素)
  • 只可一个方向遍历

双向链表

双链表,通俗讲就是既知道下个节点,也知道上个节点,如下图:

特点:

  • 最后一个节点的next为null(闭环链表指向第一个元素)
  • 可双向遍历(从头部或者尾部遍历)

LinkedList

以下都是基于jdk1.8

LinkedList是一个双向链表结构
实现了List和Deque接口。 所以也实现了List的操作和双端队列的操作,并允许所有元素(包括null )
迭代操作iterator和listIterator,面对并发修改,迭代器将快速而干净地失败,而不是在未来未确定的时间冒着任意的非确定性行为

父类介绍

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

说明:

  • 继承AbstractSequentialList,提供了添加add()、随机访问get()、迭代器、移除remove等方法
  • 实现List接口,提供了普通集合类的一些标准方法
  • 实现Deque,表明可以像操作双端队列一样来操作LinkedList
  • 实现Cloneable,提供了克隆方法
  • 实现Serializable,支持序列化

属性

//链表中元素个数
transient int size = 0;
//第一个元素
transient Node<E> first;
//最后一个元素
transient Node<E> last;

Node中存放元素,Node的源码:

private static class Node<E> {
        E item;//数据
        Node<E> next;//下一节点
        Node<E> prev;//前一节点

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

添加元素

尾部添加add(e)

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
}
//在最后节点添加元素
void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        //新建节点,指向last节点,并赋值e,next指向null
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
}

指定位置添加 add(index, e)

这种方式需要遍历链表来获取该位置的元素,效率较差

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
        if (index == size)//如果是尾部
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));//计算index位置并添加
    }
/**
  * 根据索引计算位置,返回非空元素
  * 这里是先计算索引位置在链表的一半之前还是之后,然后选择从前遍历还是从后遍历。这样做能提升查找效率
  */
Node<E> node(int index) {
        //如果索引值小于list的size一半,就从头部开始遍历
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {//否则从尾部开始遍历
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
/**
* 某个节点succ之前添加节点
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //新建节点,前一节点为索引所在节点的pred,赋值为元素e,下一节点为索引所在节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

随机访问 get(index)

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);//检查索引值是否合法
        return node(index).item;//遍历获取值,效率较差
}

修改元素 set

public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);//计算索引位置,效率差
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
}

移除元素 remove(index)

移除头元素 remove()

public E remove() {
        return removeFirst();
}
// 移除first
public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        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;
}

移除指定索引位置 remove(index)

public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));//计算索引位置元素,性能差
}

队列相关操作

从头部获取(不删除元素,队列为空返回null值) peek()

public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
}

从头部获取(不删除元素,队列为空返回抛异常) element()

public E element() {
        return getFirst();
}

从头部获取(删除元素,队列为空返回null) poll()

public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

从头部添加 offer()

//头部添加
public boolean offer(E e) {
        return add(e);
}
//头部添加
public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
}

尾部添加

public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
}

其他...

关于序列化

因为LinkedList的元素(size、first、last)都用transient修饰,所以定义了自定义序列化,为了防止所有空间都序列化,造成空间浪费,所以自定义实现,只序列化有值的链表数据

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        s.defaultWriteObject();
        // 序列化大小
        s.writeInt(size);
        // 只序列化有值的链表数据
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            s.writeObject(x.item);
}

© 著作权归作者所有

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