关于程序员:六张图详解LinkedList-源码解析

LinkedList 底层基于链表实现,增删不须要挪动数据,所以效率很高。然而查问和批改数据的效率低,不能像数组那样依据下标疾速的定位到数据,须要一个一个遍历数据。

根本构造

LinkedList 是基于链表实现的构造,次要外围是 Node 节点,源码如下:

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;
    }
}

构造如下图所示:

这是一个双链表的构造,有 prev 前置指针和next 后置指针。

还有首节点first、尾节点last、长度size:

transient int size = 0;

transient Node<E> first;

transient Node<E> last;

增加数据

LinkedList增加元素有两个办法:add(E e)add(int index,E e)

  • add(E e) 是在链表的尾部增加数据
  • add(int index,E e) 在指定链表地位增加数据

add(E e)

add 办法调用了 linkLast 办法:

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

linkLast 示意在链表最初增加指定元素:

void linkLast(E e) {
    // 记录原尾部节点 
    final Node<E> l = last;
    // 创立新节点,新节点的前置节点为原尾部节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    // 更新尾部节点
    last = newNode;
    if (l == null)
        // 尾部节点为空,更新头部节点
        first = newNode;
    else
        // 尾部不为空,原尾部后置节点就是新节点
        l.next = newNode;
    // size 和 modCount 自增  
    size++;
    modCount++;
}
  • 记录原尾部节点 l
  • 创立新的节点,前置指向原尾部节点。
  • 如果 l 为空,更新头部节点
  • 更新尾部节点
  • 如果 l 不为空,l 的后置指针指向新节点

如果原尾部节点为空,间接创立一个节点,这个节点是lastfirst节点。
如果原尾部节点不为空,创立新节点,新节点的前置指向原来的last,原来的last的next指向新节点。

add在链尾增加数据,增加前后指针。以及更新为last节点。

add(int index,E e)

这个办法是增加元素到链表的指定地位,链表的下标和数组一样,也是从0开始算起:

先看一下 add(int index, E element) 办法

public void add(int index, E element) {
    // 查看下标是否越界
    checkPositionIndex(index);
    if (index == size)
        // 下标等于size,间接增加到链表尾部
        linkLast(element);
    else
        // 
        linkBefore(element, node(index));
}

checkPositionIndex 判断下标是否越界,index >= 0 && index <= size index 是否在 0 ~ size范畴之内。

如果index等于 size,和 add(E e) 操作一样,都是增加在链表尾部。
如果index小于 size,调用 linkBefore 办法,往链表两头插入节点。首先看 node 办法:

Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    // size >> 1 示意 size 右移一位,就是 size/2 size的一半
    // index 小于 size 的一半,从首节点往后遍历
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    // index 大于 size 的一半,从最初一个节点往前遍历    
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

node() 办法就是找到 index 对应的 node 节点

比方一个长度为5的链表:

node(1)first 节点(第0个节点)往后遍历一个,也就是1对应的节点。
node(3)last 节点(第4个节点)往前遍历一个,也就是3对应的节点。

通过下标找到节点,链表个别是须要遍历一遍,这里最多须要遍历一半的链表,次要是利用了双链表的个性,既能够从前往后遍历,又能够从后往前遍历。

size>>1 示意size/2,判断 index 是在链表的前半部分还是后半局部,如果在前半部分就从首节点往后遍历,如果在后半局部就从最初一个节点往前遍历,,这样最多遍历size的一半,防止遍历整个链表。找到index下的节点之后,再看 linkedBefore 办法:

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // assert succ != null;
    // 记录前置节点 pred
    final Node<E> pred = succ.prev;
    // 创立新节点,新节点的pre指向 pred,next指向succ节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
    // succ pre指向新节点
    succ.prev = newNode;
    // 如果pred为空,示意succ就是首节点,新节点赋为首节点
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
    // pred的next 指向新节点
        pred.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}
  • 记录succ节点的前置节点 pred
  • 新建节点,pre指向prednext指向succ
  • succpre 指向新节点。
  • 如果pred 为null,示意首节点是succ,将节点赋值给first节点。
  • 如果pred 不为null,prednext指向新节点。

比方一个长度为5的链表,在下标为1的地位增加数据:

获取数据

获取数据次要有getgetFirstgetLast

get 办法次要是通过 node 办法下标的节点,获取节点的 item 数据。

getFirst 办法获取首节点item

getLast 办法获取尾节点item

删除数据

remove(Object o)

从列表中删除第一个匹配的元素

public boolean remove(Object o) {
    // 判断是否为null
    if (o == null) {
        // 遍历node 
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    } else {
        // 遍历node
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item)) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

删除指定元素,须要判断元素是否为null。

  • 如果为null,就应用x.item == null语句判断。
  • 如果不为null,就应用o.equals(x.item)语句判断。

而后再调用unlink办法:

E unlink(Node<E> x) {
    // assert x != null;
    // 记录节点element、next和prev
    final E element = x.item;
    final Node<E> next = x.next;
    final Node<E> prev = x.prev;
    // prev为null,next 赋为首节点 
    if (prev == null) {
        first = next;
    } else {
        // prev的next指向next节点
        prev.next = next;
        // x节点prev置为null
        x.prev = null;
    }
    // next为null,prev赋为尾节点
    if (next == null) {
        last = prev;
    } else {
        // next的prev指向prev
        next.prev = prev;
        // x节点next置为null
        x.next = null;
    }
    // x.item置为null
    x.item = null;
    // 长度自减
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

如图,要删除1数据的节点:

remove(int index)

删除指定下标的数据:

public E remove(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return unlink(node(index));
}

首先通过 node找到对应下标的节点,再调用unlink删除数据即可。

总结

  • LinkedList 是一个双链表的数据格式,为了反对双链表构造,有头节点,尾节点以及size大小。
  • add(E e) 间接增加在队列尾部,新节点prev 指向尾节点,尾节点指向新节点。
  • add(int index,E e)如果增加地位等于链表长度,间接在链表尾节点增加数据。否则在链表两头增加数据。

    • 在链表两头增加数据首先要通过node办法获取数据,node奇妙的判断indexsize一半长度的关系,小于就从前往后遍历,大于就从后往前遍历。无需遍历整个链表。
    • 找到节点之后,记录节点的prev节点,在prev和节点之间创立新的节点。
  • remove(Object o),遍历找到元素,再调用unlink办法。记录元素的前置节点prev和后置节点next,前置节点next指向后置节点,后置节点的next指向前置节点,删除其它的前置节点和后置节点的指针。
  • remove(int index),先通过node办法找到下标的数据,找到元素之后,再调用unlink办法。

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