LinkedList全解析（下）

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目录介绍

01.构造方法和成员变量
02.add方法
03.get方法
04.indexOf方法
05.contains方法
06.remove()方法

01.构造方法和成员变量

1.1 构造方法

空构造方法：
```
public LinkedList() {
}
```

用已有的集合创建链表的构造方法：

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

不同于 ArrayList
- 因为 LinkedList 使用的是链表结构，所以 LinkedList 不需要去请求一片连续的内存空间来存储数据，而是在每次有新的元素需要添加进来时，再来动态请求内存空间。因此 LinkedList 的两个构造函数要简单得多。

1.2 成员变量

包含的成员变量

 //双向链表包含的结点总数
transient int size = 0;

//双向链表的头结点
transient Node<E> first;

//双向链表的尾结点
transient Node<E> last;

//序列化ID
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;

当中的成员变量 first 和 last 分别用于指向链表的头部和尾部结点，因此 LinkedList 的数据结构图是类似于这样的

02.add方法

add(E e) 方法：将元素添加到链表尾部

add(E e) 方法用于向链表的尾部添加结点，因为有 last 指向链表的尾结点，因此向尾部添加新元素只需要修改几个引用即可，效率较高。

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);//这里就只调用了这一个方法
    return true;
}

/**
 * 链接使e作为最后一个元素。
 */
void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;//新建节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;//指向后继元素也就是指向下一个元素
    size++;
    modCount++;
}

add(int index,E e)：在指定位置添加元素
- add(int index, E element) 方法用于向指定索引处添加元素，需要先通过索引 index 获取相应位置的结点，并在该位置开辟一个新的结点来存储元素 element，最后还需要修改相邻结点间的引用
```
public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index); //检查索引是否处于[0-size]之间

    if (index == size)//添加在链表尾部
        linkLast(element);
    else//添加在链表中间
        linkBefore(element, node(index));
}
```

addAll(Collection c )：将集合插入到链表尾部

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

addAll(int index, Collection c)：将集合从指定位置开始插入

上面可以看出addAll方法通常包括下面四个步骤：
1.检查index范围是否在size之内
2.toArray()方法把集合的数据存到对象数组中
3.得到插入位置的前驱和后继节点
4.遍历数据，将数据插入到指定位置

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    //1:检查index范围是否在size之内
    checkPositionIndex(index);

    //2:toArray()方法把集合的数据存到对象数组中
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    if (numNew == 0)
        return false;

    //3：得到插入位置的前驱节点和后继节点
    Node<E> pred, succ;
    //如果插入位置为尾部，前驱节点为last，后继节点为null
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    }
    //否则，调用node()方法得到后继节点，再得到前驱节点
    else {
        succ = node(index);
        pred = succ.prev;
    }

    // 4：遍历数据将数据插入
    for (Object o : a) {
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        //创建新节点
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
        //如果插入位置在链表头部
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }

    //如果插入位置在尾部，重置last节点
    if (succ == null) {
        last = pred;
    }
    //否则，将插入的链表与先前链表连接起来
    else {
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }

    size += numNew;
    modCount++;
    return true;
}

addFirst(E e)：将元素添加到链表头部

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建节点，以头节点为后继节点
    first = newNode;
    //如果链表为空，last节点也指向该节点
    if (f == null)
        last = newNode;
    //否则，将头节点的前驱指针指向新节点，也就是指向前一个元素
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

addLast(E e)：将元素添加到链表尾部，与 add(E e) 方法一样
```
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
```

03.get方法

get(int index)：：根据指定索引返回数据

public E get(int index) {
    //检查index范围是否在size之内
    checkElementIndex(index);
    //调用Node(index)去找到index对应的node然后返回它的值
    return node(index).item;
}

获取头节点（index=0）数据方法:

public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
}
public E element() {
    return getFirst();
}
public E peek() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : f.item;
}

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

区别：
- getFirst(),element(),peek(),peekFirst()。这四个获取头结点方法的区别在于对链表为空时的处理，是抛出异常还是返回null，其中getFirst() 和**element()**方法将会在链表为空时，抛出异常element()方法的内部就是使用getFirst()实现的。它们会在链表为空时，抛出NoSuchElementException

获取尾节点（index=-1）数据方法:

public E getLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return l.item;
}
public E peekLast() {
    final Node<E> l = last;
    return (l == null) ? null : l.item;
}

两者区别：
- getLast() 方法在链表为空时，会抛出NoSuchElementException，而peekLast() 则不会，只是会返回 null。

04.indexOf方法

int indexOf(Object o)：从头遍历找

public int indexOf(Object o) {
    int index = 0;
    if (o == null) {
        //从头遍历
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null)
                return index;
            index++;
        }
    } else {
        //从头遍历
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item))
                return index;
            index++;
        }
    }
    return -1;
}

int lastIndexOf(Object o)：从尾遍历找

public int lastIndexOf(Object o) {
    int index = size;
    if (o == null) {
        //从尾遍历
        for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
            index--;
            if (x.item == null)
                return index;
        }
    } else {
        //从尾遍历
        for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
            index--;
            if (o.equals(x.item))
                return index;
        }
    }
    return -1;
}

05.contains方法

contains(Object o)：检查对象o是否存在于链表中

public boolean contains(Object o) {
    return indexOf(o) != -1;
}

06.remove()方法

remove() 方法有两种重载形式，其内部都是通过调用 unlink(Node<E> x) 方法来移除指定结点在链表中的引用，不同于 ArrayList 在移除元素时可能导致的大量数据移动，LinkedList 只需要通过移除引用即可将指定元素从链表中移除。

remove() ,removeFirst(),pop(): 删除头节点

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

removeLast(),pollLast(): 删除尾节点

public E removeLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkLast(l);
}
public E pollLast() {
    final Node<E> l = last;
    return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}

区别： removeLast()在链表为空时将抛出NoSuchElementException，而pollLast()方法返回null。

remove(Object o): 删除指定元素

public boolean remove(Object o) {
    //如果删除对象为null
    if (o == null) {
        //从头开始遍历
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            //找到元素
            if (x.item == null) {
               //从链表中移除找到的元素
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    } else {
        //从头开始遍历
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            //找到元素
            if (o.equals(x.item)) {
                //从链表中移除找到的元素
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

当删除指定对象时，只需调用remove(Object o)即可，不过该方法一次只会删除一个匹配的对象，如果删除了匹配对象，返回true，否则false。

unlink(Node x) 方法：

E unlink(Node<E> x) {
    // assert x != null;
    final E element = x.item;
    final Node<E> next = x.next;//得到后继节点
    final Node<E> prev = x.prev;//得到前驱节点

    //删除前驱指针
    if (prev == null) {
        first = next;如果删除的节点是头节点,令头节点指向该节点的后继节点
    } else {
        prev.next = next;//将前驱节点的后继节点指向后继节点
        x.prev = null;
    }

    //删除后继指针
    if (next == null) {
        last = prev;//如果删除的节点是尾节点,令尾节点指向该节点的前驱节点
    } else {
        next.prev = prev;
        x.next = null;
    }

    x.item = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

remove(int index)：删除指定位置的元素

public E remove(int index) {
    //检查index范围
    checkElementIndex(index);
    //将节点删除
    return unlink(node(index));
}

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