java链表——LinkList详解

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-03-17 10:53 62阅读 0赞

## LinkList详解 ##

**注**：在学习LinkList之前可以先去看一下我的另一篇博客**单链表的定义及其模拟实现——java** https://editor.csdn.net/md/?articleId=130642627，有助于本博客的理解

### ArrayList和LinkedList的区别 ###

![在这里插入图片描述][96bb163ce7b1485f9883909173757996.png]

### LinkList模拟实现 ###

![在这里插入图片描述][2cc54abb05004616b6bd3c918c27a216.png]  
定义三个类：`MyLinkList`用于LinkList成员变量和成员方法的定义、`Test`用于测试、`ListIndexOutException`用于定义越界异常

#### ListIndexOutException类 ####

public class ListIndexOutOfException extends RuntimeException {
        
        public ListIndexOutOfException() {
        
        }
    }

#### MyLinkList类 ####

public class MyLinkList {
        
        
        static class ListNode {
        
            public int val;
            public ListNode prev;
            public ListNode next;
    
            public ListNode(int val) {
        
                this.val = val;
            }
        }
    
        //头结点
        public ListNode head;
        //尾结点
        public ListNode last;
    
        //头插法
        public void addFirst(int data) {
        
            ListNode node = new ListNode(data);
    
            if (head == null) {
        
                head = node;
                last = node;
            } else {
        
                node.next = head;
                head.prev = node;
                head = node;
            }
    
        }
    
        //尾插法
        public void addLast(int data) {
        
            ListNode node = new ListNode(data);
            if (head == null) {
        
                last = node;
                head = node;
            } else {
        
                last.next = node;
                node.prev = last;
                last = last.next;
            }
    
        }
    
        //返回某个下标的结点
        public ListNode findIndex(int index) {
        
            ListNode cur = head;
            while (index != 0) {
        
                cur = cur.next;
                index--;
            }
            return cur;
        }
    
        //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
        public void addIndex(int index, int data) {
        
            if (index < 0 || index > this.size()) {
        
                throw new ListIndexOutOfException();
            }
            if (index == 0) {
        
                addFirst(data);
                return;
            }
            if (index == size()) {
        
                addLast(data);
                return;
            }
            ListNode node = new ListNode(data);
            ListNode cur = findIndex(index);
            cur.prev.next = node;
            node.prev = cur.prev;
            node.next = cur;
            cur.prev = node;
        }
    
        //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
        public boolean contains(int key) {
        
            ListNode cur = this.head;
            while (cur != null) {
        
                if (cur.val == key) {
        
                    return true;
                }
                cur = cur.next;
            }
            return false;
        }
    
        //删除第一次出现关键字为key的节点
        public void remove(int key) {
        
            ListNode cur = head;
            while (cur != null) {
        
                if (cur.val == key) {
        
                    if (cur == head) {
        
                        head = head.next;
                        return;
                    }
                    cur.prev.next = cur.next;
                    if (cur == last) {
        
                        last = last.prev;
                        return;
                    }
                    cur.next.prev = cur.prev;
                    return;
                }
                cur = cur.next;
            }
        }
    
        //删除所有值为key的节点
        public void removeAllKey(int key) {
        
            ListNode tmp = head;
            while (tmp != null) {
        
                remove(key);
                tmp = tmp.next;
            }
    
        }
    
        //得到单链表的长度
        public int size() {
        
            ListNode cur = this.head;
            int length = 0;
            while (cur != null) {
        
                cur = cur.next;
                length++;
            }
            return length;
        }
    
        //遍历打印
        public void display() {
        
            ListNode cur = this.head;
            while (cur != null) {
        
                System.out.print(cur.val + " ");
                cur = cur.next;
            }
            System.out.println();
        }
    
        public void clear() {
        
            ListNode cur = head;
            while (cur != null) {
        
                ListNode curNext = cur.next;
                cur.prev = null;
                cur.next = null;
                cur = curNext;
            }
            head = null;
            last = null;
        }
    }

#### Test类 ####

public class Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //尾插法测试
            MyLinkList myLinkList2 = new MyLinkList();
            myLinkList2.addLast(1);
            myLinkList2.addLast(2);
            myLinkList2.addLast(3);
            myLinkList2.addLast(4);
            myLinkList2.display();
    
            //头插法测试
            MyLinkList myLinkList1 = new MyLinkList();
            myLinkList1.addFirst(1);
            myLinkList1.addFirst(2);
            myLinkList1.addFirst(3);
            myLinkList1.addFirst(4);
            myLinkList1.display();
    
            //addIndex测试
            System.out.println("addIndex测试");
            myLinkList1.addIndex(0, 5);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.addIndex(5, 0);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.addIndex(3, 99);
            myLinkList1.display();
    
            //remove测试
            System.out.println("remove测试");
            myLinkList1.remove(5);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.remove(0);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.remove(99);
            myLinkList1.display();
    
            //emoveAllKey测试
            System.out.println("removeAllKey测试");
            myLinkList1.addFirst(4);
            myLinkList1.addLast(1);
            myLinkList1.addIndex(1, 2);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.removeAllKey(4);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.removeAllKey(1);
            myLinkList1.display();
            myLinkList1.removeAllKey(2);
            myLinkList1.display();
        }
    }

#### 测试结果 ####

![在这里插入图片描述][b2e55c18f56e448293a2c4f3ac8ce93d.png]

### java原生LinkedList详解 ###

实际上在IDEA,JDK环境下的LinkList底层就是一个双向链表，由于链表没有将元素存储在连续的空间中，元素存储在单独的节点中，然后通过引用将节点连接起来了，因此在在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。  
![在这里插入图片描述][a0bd9372283b47cfb0e9843470a4cc24.png]在集合框架中，LinkedList也实现了List接口  
![在这里插入图片描述][caab6b6a963641ab853b358bf4090846.png]

原生的LinkedList的继承和实现接口如下  
![在这里插入图片描述][b7e71d708c984eb6bb2fa92d12df125c.png]

#### LinkedList的特点 ####

1.  LinkedList实现了List接口
2.  LinkedList的底层使用了双向链表
3.  LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问
4.  LinkedList的任意位置插入和删除元素时效率比较高，时间复杂度为O(1)
5.  LinkedList比较适合任意位置插入的场景

#### LinkList的使用 ####

##### 构造函数 #####

public LinkedList() {
        
        }
    
        /**
         * Constructs a list containing the elements of the specified
         * collection, in the order they are returned by the collection's
         * iterator.
         *
         * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
         * @throws NullPointerException if the specified collection is null
         */
        public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        
            this();
            addAll(c);
        }

无参构造函数没有什么需要说明的.  
重点看`public LinkedList(Collection<? extends E> c)`这个有参的构造函数  
先来解释一下这句代码 首先这个构造方法的形参整体的类型是一个`Collection<? extends E>`类型，形参名是c。`Collection<? extends E>`类型表明该类型必须是实现了Collection(可以理解为集合的意思)接口的一个类（换句话说就是这个类必须是一个集合），所以从下图中可以得知ArrayList、LinkedList、Vetor等都是可以的。  
![在这里插入图片描述][ff684a9baaee45afaddff4c0cf0a5c8c.png]此外，`<? extends E>`表明这个集合里面的元素类型是一个泛型，比如是String、Integer、Float等，而且这个泛型是E类型或者E的子类都是可以的，比如可以为Integer,也可以是int。？是通配符。  
*而整个带参数的构造函数的作用就是将集合c中的所有？类型的元素复制一份作为新的LinkedList类型集合的元素*

**实例**

import java.util.ArrayList;
    import java.util.LinkedList;
    public class main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
            arrayList.add("hello");
            System.out.println(arrayList);
            LinkedList<String>  linkedList = new LinkedList<String>(arrayList);//arrList实现了Conection接口，并且泛型为String ，符合是String或者String子类的要求，而这个带参数的构造函数的作用就将arraylist里面的的元素内容全部复制到linkedList里面来，创建一个新的linkedList对象
            linkedList.add("bai xian");
            System.out.println(linkedList);
            LinkedList<String> linkedList1 = new LinkedList<>(linkedList);
            System.out.println(linkedList1);
        }
    }

![在这里插入图片描述][d28af6486375433da8b981801e206083.png]

public class main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
            arrayList.add("hello");
            System.out.println(arrayList);
            LinkedList<Integer>  linkedList = new LinkedList<Integer>(arrayList);//这样就报错了。因为String不是Integer的子类
        }
    }

![在这里插入图片描述][809897142e864c5091d57d225a02026b.png]

##### LinkedList的其他常用方法介绍 #####

![在这里插入图片描述][70921b6b5b5949b6895262df4d38ecbd.png]  
就不一一列举了，有兴趣的可以去看我的另一篇博客LinkList的模拟实现，那里面模拟实现了上述的所有方法。这里给个实例。

**实例**

public class main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
            list.add(1); // add(elem): 表示尾插
            list.add(2);
            list.add(3);
            list.add(4);
            list.add(5);
            list.add(6);
            list.add(7);
            System.out.println(list.size());
            System.out.println(list);
    // 在起始位置插入0
            list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elem
            System.out.println(list);
            list.remove(); // remove(): 删除第一个元素，内部调用的是removeFirst()
            list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素
            list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素
            list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素
            System.out.println(list);
    // contains(elem): 检测elem元素是否存在，如果存在返回true，否则返回false
            if(!list.contains(1)){
        
                list.add(0, 1);
            }
    
            list.add(1);
            System.out.println(list);
            System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置,返回下标
            System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置。返回下标
            int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素
            list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elem
            System.out.println(list);
    // subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
            List<Integer> copy = list.subList(0, 3);
            System.out.println(list);
            System.out.println(copy);
            list.clear(); // 将list中元素清空
            System.out.println(list.size());
        }
    }

![在这里插入图片描述][0222c03600c242759c966d817a3b555a.png]

##### LinkedList的遍历 #####

LinkList遍历主要有三种方式，一种是用for—each遍历，一种最常见的用while循环遍历,还有一种使用跌迭代器遍历

**实例**

import java.util.ArrayList;
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    import java.util.ListIterator;
    public class main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
            list.add(1); // add(elem): 表示尾插
            list.add(2);
            list.add(3);
            list.add(4);
            list.add(5);
            list.add(6);
            list.add(7);
            System.out.println(list.size());
    // foreach遍历
            for (int e:list) {
        
                System.out.print(e + " ");
            }
            System.out.println();
    // 使用迭代器遍历---正向遍历
            ListIterator <Integer> it = list.listIterator();
            while(it.hasNext()){
        
                System.out.print(it.next()+ " ");
            }
            System.out.println();
    // 使用反向迭代器---反向遍历
            ListIterator<Integer> rit = list.listIterator(list.size());
            while (rit.hasPrevious()){
        
                System.out.print(rit.previous() +" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

![在这里插入图片描述][362cc00dc9854affa158551720befbc7.png]  
至此LinkList的学习就告一段落了。

[96bb163ce7b1485f9883909173757996.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/52046cf9e96f41d992173670dee2228b.png
[2cc54abb05004616b6bd3c918c27a216.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/846feecc81af4097a1233c6be5c37783.png
[b2e55c18f56e448293a2c4f3ac8ce93d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/b6aa8ecb50e449909d20ae200113d75a.png
[a0bd9372283b47cfb0e9843470a4cc24.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/888d0c83f14f4e62914f106fe3457b53.png
[caab6b6a963641ab853b358bf4090846.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/abac7cf0b3144d67b55ecf98b90ef1ed.png
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