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📌 深入理解LinkedList与链表：从原理到实战应用
🌟 引言
在Java集合框架中，LinkedList和ArrayList是最常用的两种列表结构。它们各有优劣，适用于不同的场景。本文将带你深入探索LinkedList的底层实现——链表，并通过丰富的代码示例和对比分析，帮助你全面掌握其特性和应用场景。
📚 1. ArrayList的缺陷
ArrayList底层基于动态数组实现，虽然支持高效的随机访问（时间复杂度为O(1)），但在任意位置插入或删除元素时，需要搬移后续元素，导致时间复杂度为O(n)。例如：
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1); // 添加到末尾，O(1)
list.add(0, 0); // 插入到头部，O(n)
缺陷总结：
- 插入/删除效率低（尤其是头部或中间位置）。
- 扩容时需要拷贝数据，额外开销大。
🔗 2. 链表：LinkedList的底层结构
2.1 链表的概念
链表是一种物理存储非连续的数据结构，通过节点的引用（指针）实现逻辑上的连续性。
特点：
- 节点包含数据域和指针域。
- 物理上不连续，逻辑上连续。
2.2 链表的分类
链表有多种结构组合，常见的两种：
-
无头单向非循环链表：结构简单，常用于面试题。
-
无头双向循环链表：Java中
LinkedList的底层实现。
双向链表节点定义：
class Node {int val;Node prev;Node next;
}
⚙️ 3. LinkedList的模拟实现
以下是一个简化版的双向链表实现：
public class MyLinkedList {private Node head;private Node tail;private int size;// 头插法public void addFirst(int data) {Node newNode = new Node(data);if (head == null) {head = tail = newNode;} else {newNode.next = head;head.prev = newNode;head = newNode;}size++;}// 删除指定值的节点public void remove(int key) {Node cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {if (cur == head) {head = head.next;if (head != null) head.prev = null;} else {cur.prev.next = cur.next;if (cur.next != null) cur.next.prev = cur.prev;}size--;return;}cur = cur.next;}}
}
🛠️ 4. LinkedList的使用
4.1 Java集合框架部分：LinkedList继承体系（思维导图）
4.2 常用方法
4.3 遍历方式
// 1. for-each循环
for (int num : list) {System.out.print(num + " ");
}// 2. 迭代器
Iterator<Integer> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {System.out.print(it.next() + " ");
}// 3. 反向迭代器
Iterator<Integer> rit = list.descendingIterator();
while (rit.hasNext()) {System.out.print(rit.next() + " ");
}
🧩 5. 经典链表OJ题解析
5.1 反转链表
题目：反转一个单链表。
代码：
public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode prev = null;ListNode cur = head;while (cur != null) {ListNode next = cur.next;cur.next = prev;prev = cur;cur = next;}return prev;
}
5.2 判断链表是否有环
快慢指针法：
public boolean hasCycle(ListNode head) {ListNode slow = head, fast = head;while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;if (slow == fast) return true;}return false;
}
📊 6. ArrayList vs LinkedList
| 对比维度 | ArrayList | LinkedList |
|---|---|---|
| 底层结构 | 动态数组 | 双向链表 |
| 随机访问 | O(1) | O(n) |
| 头插/删效率 | O(n) | O(1) |
| 内存占用 | 连续空间，可能浪费 | 分散存储，无浪费 |
| 适用场景 | 频繁访问+少量修改 | 频繁插入/删除 |
选择建议：
- 需要快速随机访问？选
ArrayList！ - 频繁在头部或中间插入/删除？选
LinkedList！
💡 7.记忆技巧
Iterable是根源，
Collection分三派(List/Queue/Set)，
List有三各不同：
数组实现ArrayList，
链表实现LinkedList，
线程安全Vector顶。标记接口要记清：
Serializable可序列，
Cloneable能复制，
RandomAccess随机快。
🎯 总结
- 链表通过节点引用实现逻辑连续，适合频繁修改的场景。
- LinkedList在Java中基于双向链表实现，提供了高效的插入/删除操作。
- 理解链表的核心在于掌握指针操作和边界条件处理。
通过本文的学习，相信你对链表和LinkedList有了更深入的理解！快去LeetCode上挑战更多链表题目吧！
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