基于JDK1.8的LinkedList剖析
之前写了一篇ArrayList,那么今天就写一篇他的姊妹篇,LinkedList。
众所周知,ArrayList底层数据是数组,可以在O(1)的时间内get到数据,但删除和插入就要O(n)时间复杂度。
所以出现了链表,链表可以在O(1)的时间内插入,并且不会浪费内存,用多少就链接多少即可。
我们从以下几个方面介绍LinkedList
- Node节点
- add方法
- remove方法
- get方法
(一)Node节点
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;
}
}
我们可以看出每个结点的组成部分有三个,一个是item数据,一个是prev前驱节点,一个是next后驱节点。
那么就可以知道LinkedList就是一个双向链表,每个节点既有指向后面的链表,也有指向前面的链表。如下图(画的不好,见谅)
(二)add方法
//最基本的add方法,其他方法都是这个方法的变体
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
直接调用了linkLast方法(也就是说,add方法是默认插入到链表的尾端),然后return 一个 true。
void linkLast(E e) {
//将链表的last节点给l
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
//如果是第一个节点
if (l == null)
first = newNode;
//直接加入到尾节点的后面去
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
我们知道add方法是在队列尾部添加元素,还是很容易的。首先用变量 l 指向最后一个节点,然后创建一个节点将它的prev指向 l ,这样newnode成为最后一个节点,使用last指向它,接着使 l 的next指向newnode,这种直接添加在队列尾部的方式还是很好理解的,我们重点看看如何添加在队列的中间位置。
public void add(int index, E element) {
//检查插入位置是否合法
checkPositionIndex(index); //如果插入到最后,直接调用linkLast方法
if (index == size)
linkLast(element);
//否则调用linkBefore
else
linkBefore(element, node(index));
}
直接看注释。在调用linkBefore之前,调用了node(index)确定插入的位置
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;
}
}
首先判断在前半部分还是在后半部分,然后一个for循环查找。时间复杂度O(n), 没办法,链表的缺点。
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++;
}
(三)remove方法
看完了添加,删除就显得简单些,无非分为两种,从头部删除,从中间删除,从头部删除和从尾部添加一样简单,从中间删除就是把此结点的前一个结点的next指向此结点的后一个结点,并把后一个结点的prev指向此节点的前一个结点,就是跳过此结点,最终将此结点null交给GC大人解决。为了篇幅,我们不再赘述。
(四)get方法
由于LinkedList是链表,get方法必须扫描一遍链表,效率极低,所以谨慎使用。
public E get(int index) {
//检查是否超过链表长度或者负数
checkElementIndex(index);
//node节点我前面分析过了,O(n)复杂度
return node(index).item;
}
从源代码中我们可以清晰的看到,所谓的get方法也就是,调用node方法遍历整个链表,只是其中稍微做了点优化,如果index的值小于size/2从头部遍历,否则从尾部遍历。可见效率一样低下,所以我们以后写程序的时候,如果遇到数据量不大但是需要经常遍历查找的时候使用ArrayList而不是LinkedList,如果数据量非常的大,但是不是很经常的查找时使用LinkedList。
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