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蒸汽兔
深入理解LinkedList
字数：2294 字
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底层实现
一个双向链表实现的List，它除了作为List使用，还可以作为队列或者堆栈使用
在链表首尾添加元素很高效，在中间添加元素比较低效，首先要找到插入位置的节点，在修改前后节点的指针。
核心成员变量
transient int size = 0; // 指向当前集合大小
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
transient Node<E> first; // 指向当前集合第一个节点
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
transient Node<E> last; // 指向当前集合最末节点
transient关键字(引用百度百科)：
Java语言的关键字，变量修饰符，如果用transient声明一个实例变量，当对象存储时，它的值不需要维持。换句话来说就是，用transient关键字标记的成员变量不参与序列化过程。
内部Node节点
private static class Node<E> {
E item; // 当前节点
Node<E> next; // 指向下一节点
Node<E> prev; // 指向上一节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
添加元素
LinkedList主要提供addFirst、addLast、add、addAll等方法来实现元素的添加。
add()
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index); // 1
if (index == size) // 2
linkLast(element);
else // 3
linkBefore(element, node(index));
}
执行流程：
- 判断是否越界
- 当前index等于节点个数，就将元素添加到链表尾部
- 添加当前元素到指定节点前
void linkLast(E e) {
//将内部保存的尾节点赋值给l
final Node<E> l = last;
//创建新节点，新节点的prev节点是当前的尾节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//把新节点作为新的尾节点
last = newNode;
//判断是否是第一个添加的元素
//如果是将新节点赋值给first
//如果不是把原首节点的next设置为新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
//更新链表节点个数
size++;
//将集合修改次数加1
modCount++;
}
//将元素插入到指定节点前
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
//拿到succ的上一节点
final Node<E> pred = succ.prev;
//创建新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//将新节点作为succ的上一节点
succ.prev = newNode;
//判断succ是否是首节点
//如果是将新节点作为新的首节点
//如果不是将新节点作为pred的下一节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
//更新链表节点个数
size++;
//将集合修改次数加1
modCount++;
}
addFirst()
添加元素至链表头节点
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first; // 获取当前头部节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 当前元素创建新节点
first = newNode; // 头部节点指向新节点
//判断是否是第一个添加的元素
//如果是将新节点赋值给last
//如果不是把原首节点的prev设置为新节点
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++; // 更新链表节点个数
modCount++; // 集合修改次数+1
}
addLast()
添加元素至链表尾节点
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
/**
* Links e as last element.
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last; // 获取当前尾结点元素
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 为当前元素创建新节点
last = newNode; // 尾部节点指向新节点
// 判断是否为第一个添加的元素
// 如果是则将first指向新节点
// 如果不是则把原尾结点的next指向为新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++; // 更新链表节点个数
modCount++; // 集合修改次数+1
}
addAll()
//将集合内的元素依次插入index位置后
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//判断是否越界
checkPositionIndex(index);
//将集合转换为数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
//判断数组长度是否为0，为0直接返回false
if (numNew == 0)
return false;
//pred上一个节点，succ当前节点
Node<E> pred, succ;
//判断index位置是否等于链表元素个数
//如果等于succ赋值为null，pred赋值为当前链表尾节点last
//如果不等于succ赋值为index位置的节点，pred赋值为succ的上一个节点
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//循环数组
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//创建新节点
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//如果上一个节点为null，把新节点作为新的首节点，否则pred的下一个节点为新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
//把新节点赋值给上一个节点
pred = newNode;
}
//如果index位置的节点为null，把pred作业尾节点
//如果不为null，pred的下一节点为index位置的节点，succ的上一节点为pred
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
//更新链表节点个数
size += numNew;
//将集合修改次数加1
modCount++;
//因为是无界的，所以添加元素总是会成功
return true;
}
获取元素
LinkedList提供了
get、getFirst、getLast等方法获取节点元素值。
get()
获取指定位置的元素
//获取指定位置的元素值
public E get(int index) {
//判断是否越界
checkElementIndex(index);
//直接调用node方法获取指定位置的节点，并反回其元素值
return node(index).item;
}
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
// 判断当前索引是否处于链表前段
// 如果是则从头部开始遍历获取元素
// 如果不是则从尾部开始遍历获取元素
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first; // 获取当前头部节点
for (int i = 0; i < index; i++) // 根据索引从头部开始遍历节点
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last; // 获取当前尾部节点
for (int i = size - 1; i > index; i--) //根据索引从尾部开始遍历
x = x.prev;
return x;
}
}
getFirst()
返回当前链表头部元素
/**
* Returns the first element in this list.
*
* @return the first element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
getLast()
返回当前链表尾部元素
/**
* Returns the last element in this list.
*
* @return the last element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
关于队列的操作
LinkedList可以作为FIFO(First In First Out)的队列，也就是先进先出的队列使用，以下是关于队列的操作。
//获取队列的第一个元素，如果为null会返回null
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取队列的第一个元素，如果为null会抛出异常
public E element() {
return getFirst();
}
//获取队列的第一个元素，如果为null会返回null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取队列的第一个元素，如果为null会抛出异常
public E remove() {
return removeFirst();
}
//将元素添加到队列尾部
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
关于双端队列操作
双端列队可以作为栈使用，栈的特性是LIFO(Last In First Out)，也就是后进先出。所以作为栈使用也很简单，添加和删除元素都只操作队列的首节点即可。
//将元素添加到首部
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
//将元素添加到尾部
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
//获取首部的元素值
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取尾部的元素值
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
//删除首部，如果为null会返回null
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//删除尾部，如果为null会返回null
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
//将元素添加到首部
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
//删除首部，如果为null会抛出异常
public E pop() {
return removeFirst();
}
//删除链表中元素值等于o的第一个节点，其实和remove方法是一样的，因为内部还是调用的remove方法
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
//删除链表中元素值等于o的最后一个节点
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
//因为LinkedList允许存在null，所以需要进行null判断
if (o == null) {
//和remove方法的区别它是从尾节点往前遍历
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
//调用unlink方法删除指定节点
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
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