java 数据结构(二)

java 数据结构(二)_第1张图片
又无耻的剽窃了

LinkedList,从源码底层为一个双链表

public class LinkedList
    extends AbstractSequentialList
    implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable
{
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     */
    transient Node first;

    /**
     * Pointer to last node.
     */
    transient Node last;
    ...
//  Node  是一个内部类
 private static class Node {
        E item;
        Node next; //指向下一个节点
        Node prev; //指向前一个节点

        Node(Node prev, E element, Node next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

LinkedList同时实现了List接口和Deque接口,继承了AbstractSequentialList 类。也就是说它既可以看作一个顺序容器,又可以看作一个队列(Queue),同时又可以看作一个栈(Stack)。这样看来,LinkedList简直就是个全能冠军。当你需要使用栈或者队列时,可以考虑使用LinkedList,一方面是因为Java官方已经声明不建议使用Stack类,更遗憾的是,Java里根本没有一个叫做Queue的类(它是个接口名字)。关于栈或队列,现在的首选是ArrayDeque,它有着比LinkedList(当作栈或队列使用时)有着更好的性能。

同时,若链表为空,其first 及 last 均为null;first为第一个节点,last为最后一个节点;

   /*
    void dataStructureInvariants() {
        assert (size == 0)
            ? (first == null && last == null)
            : (first.prev == null && last.next == null);
    }
    */

显而易见,双链表的结构,决定了它的插入及删除操作均为O(1)操作,但是其查找操作为O(n);(即LinkedList的实现方式决定了所有跟下标相关的操作都是线性时间,而在首段或者末尾删除元素只需要常数时间)

常见方法
1、add()方法
分为两种:
对尾部进行插入,新建一个节点,即将旧尾部的next指向新建新节点,新节点的prev 指向旧节点;
对指定位置的插入,先找到下表为index的节点,然后在按照节点插入将新建节点左右指针变更;
(因为为双向指针,同意可以将其插入到first节点处);


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

 void linkLast(E e) {
        final Node l = last;
        final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

 public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
    void linkBefore(E e, Node succ) {
        // assert succ != null;
        final Node pred = succ.prev;
        final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

     /*查找操作,采用了小技巧,先判断index在size的偏向那一侧,然
     后决定采用那个方向进行查找索引*/
 Node node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
       
        if (index < (size >> 1)) {     
        //优化了查找效率,将时间复杂度控制在了O(n/2)
            Node x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

2、remove()方法
其实与add()方法类似,也可以分为两种:
删除指定元素
删除指定下标
在寻找被删元素引用的时候remove(Object o)调用的是元素的equals方法,而remove(int index)使用的是下标计数,两种方式都是线性时间复杂度。两个revome()方法都是通过unlink(Node x)方法完成的。这里需要考虑删除元素是第一个或者最后一个时的边界情况。

 
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

  public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }
    E unlink(Node x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node next = x.next;
        final Node prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }

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

3、set() 和 get() 方法,其实已经包含在了上述两者之中了;

4、PS,为什么说LinkedList 可以看作一个stack,又可以看作Queue?
如果是单链表的结构呢?

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