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[数据结构] LinkedList

news 2025/9/7 5:47:29

1. 什么是 LinkedList

  LinkedList (官方文档)

LinkedList是Java集合框架中的一个双向链表实现，位于java.util包中。它实现了List和Deque接口，支持高效的插入和删除操作，但随机访问性能较差

2. LinkedList 的 特性

  • 双向链表结构：每个节点（Node）包含前驱（prev）、后继（next）和当前元素（item）的引用
  • 非连续内存存储：与ArrayList不同，LinkedList的元素在内存中不连续存储
  • 动态大小：无需预先分配空间，大小随元素增减动态变化

3. LinkedList 实现的接口

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

4. LinkedList 的使用

4.1 LinkedList 的创建

① LinkedList 的创建

    public static void main(String[] args) {List<Integer> list1 = new LinkedList<>();list1.add(1);list1.add(2);list1.add(3);System.out.println(list1);}

② 用 ArrayList 来构造 LinkedList

    public static void main(String[] args) {List<Integer> list2 = new java.util.ArrayList<>();list2.add(22);list2.add(122);list2.add(233);list2.add(344);System.out.println(list2);List<Integer> list3 = new LinkedList<>(list2);}

4.2 LinkedList 常用方法的介绍

方法解释
 boolean add (E e)尾插 e
void add (int index , E element)将 e 插入到 index 位置
boolean addAll (Collection<? extends E> c)尾插 c 中的元素
E remove (int index)删除 index 位置的元素
boolead remove (Object o)删除遇到的第一个元素 o
E get (int index)获取下标 index 的元素
E set (int index , E element)将下标 index 位置的元素设置为 element
void clear ()清空
boolean contains (Object o)判断 o 是否包含在线性表中
int indexOf (Object o)返回第一个 o 所在位置的下标
int lastindexOf (Object o)返回最后一个 o 所在位置的下标
List<E> subList (int fromIndex , int toIndex)截取部分 list

部分方法演示

    public static void main(String[] args) {LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();list.add(11);list.add(22);list.add(33);list.add(44);list.add(99);list.add(22);System.out.println(list);//[11, 22, 33, 44, 99, 22]list.add(0,88);//指定位置插入System.out.println(list);//[88, 11, 22, 33, 44, 99, 22]list.remove(0);//删除指定下标元素list.removeFirst();//删除第一个元素list.removeLast();//删除最后一个元素System.out.println(list);//[22, 33, 44, 99]list.set(3,00);//将下标为3的元素设置为0System.out.println(list);//[22, 33, 44, 0]List<Integer> list1 = list.subList(0,4);//截取list 从[0,4)下标 并复制为新的链表System.out.println(list1);//[22, 33, 44, 0]list.clear();//清空链表System.out.println(list);//[]}

4.3 LinkedList 的遍历

注意 : 以下代码省略了 main 方法

        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();list.add(11);list.add(22);list.add(33);list.add(44);list.add(99);list.add(22);

① for each 遍历

        //for each 遍历for (int e:list) {System.out.print(e+" ");//11 22 33 44 99 22}System.out.println();

② for 循环遍历

        //for 循环遍历for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.print(list.get(i)+" ");//11 22 33 44 99 22}System.out.println();

③ 迭代器遍历(正向遍历)

        //迭代器遍历(正向遍历)ListIterator<Integer> it = list.listIterator();while (it.hasNext()){System.out.print(it.next()+" ");//11 22 33 44 99 22}System.out.println();

④ 迭代器遍历(方向遍历)

        ListIterator<Integer> it1 = list.listIterator(list.size());while (it1.hasPrevious()){System.out.print(it1.previous()+" ");//22 99 44 33 22 11}System.out.println();

5. LinkedList 与 ArrayList 的对比

5.1 场景选择

场景推荐使用原因
频繁随机访问ArrayList基于数组的索引访问效率更高（O (1)）
频繁插入删除LinkedList链表结构修改引用即可，无需移动元素
内存敏感场景ArrayList链表节点有额外内存开销
作为队列使用LinkedList实现了 Deque 接口，队列操作更便捷

5.2 区别

不同点ArrayListLinkedList
存储空间上物理上一定连续逻辑上连续，但物理上不一定连续
随机访问支持，时间复杂度 O (1)不支持，时间复杂度 O (N)
头插需要搬移元素，效率低，时间复杂度 O (N)只需修改引用的指向，时间复杂度 O (1)
插入空间不够时需要扩容没有容量的概念
应用场景元素高效存储 + 频繁访问任意位置插入和删除频繁

6. LinkedList 的模拟实现

①接口

public interface IList {//头插法public void addFirst(int data);//尾插法public void addLast(int data);//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);//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key);//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key);//删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key);//得到单链表的长度public int size();public void clear();public void display();
}

②具体方法的实现

public class MyLinkedList implements IList  {static class ListNode{//内部类public ListNode prev;//结点的前驱public ListNode next;//结点的后继public int val;public ListNode(int val){this.val = val;}}//类成员public ListNode head;//头结点public ListNode last;//尾结点//头插法@Overridepublic void addFirst(int data) {ListNode node = new ListNode(data);if(head == null){head = last = node;}else{node.next = head;head.prev = node;head = node;}}//尾插法@Overridepublic void addLast(int data) {ListNode node = new ListNode(data);if(head == null){head = last = node;}else{last.next = node;node.prev = last;last = node;}}//寻找下标为 index 的结点private ListNode findIndex(int index){ListNode cur = head;while (index != 0) {cur = cur.next;index--;}return cur;}//任意位置插入结点@Overridepublic void addIndex(int index, int data) {int len = size();if(index<0||index>size()){return;}if(index == 0){addFirst(data);return;}if(index == len){addLast(data);return;}ListNode node = new ListNode(data);ListNode cur = findIndex(index);cur.prev.next = node;node.next = cur;node.prev = cur.prev;cur.prev = node;}//查找是否包含 key 在链表中@Overridepublic boolean contains(int key) {ListNode cur = head;while (cur!=null){if(cur.val == key){return true;}cur = cur.next;}return false;}@Overridepublic void remove(int key) {ListNode cur = head;while(cur!=null){if(cur.val == key){//删除if(cur == head){head = head.next;if(head != null) {head.prev = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if (cur.next == null) {last = last.prev;} else {cur.next.prev = cur.prev;}}return;}cur = cur.next;}}@Overridepublic void removeAllKey(int key) {ListNode cur = head;while(cur!=null){if(cur.val == key){//删除if(cur == head){head = head.next;if(head != null) {head.prev = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if (cur.next == null) {last = last.prev;} else {cur.next.prev = cur.prev;}}}cur = cur.next;}}//求链表的长度@Overridepublic int size() {if(head == null){return 0;}ListNode cur = head;int count = 0;while (cur!=null){count++;cur = cur.next;}return count;}//清空链表@Overridepublic void clear() {ListNode cur = head;while (cur!=null){ListNode curN = cur.next;cur.prev = null;cur.next = null;cur = curN;}}//打印链表@Overridepublic void display() {ListNode cur = head;while (cur!=null){System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}
}

③测试

public class Test {public static void main(String[] args) {MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();myLinkedList.addFirst(12);//头插法myLinkedList.addLast(22);//尾插法myLinkedList.addFirst(45);myLinkedList.addFirst(22);myLinkedList.display();//22 45 12 22 myLinkedList.addIndex(2,44);//任意位置插入myLinkedList.display();//22 45 44 12 22myLinkedList.remove(45);//删除元素 45myLinkedList.display();//22 44 12 22 myLinkedList.removeAllKey(22);//删除所有元素 22myLinkedList.display();//44 12 }
}

完


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