LinkedList全解析(下)

阅读:239

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

1.png

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));
    }

赞赏支持


精彩留言

发表评论