• JavaSE---LinkedList与链表


    1、ArrayList的缺陷

            上节课已经熟悉了ArrayList 的使用,并且进行了简单模拟实现。通过源码知道, ArrayList 底层使用数组来存储元素:
    public class ArrayList < E > extends AbstractList < E >
    implements List < E > , RandomAccess , Cloneable , java . io . Serializable
    {
    // ...
    // 默认容量是 10
    private static fifinal int DEFAULT_CAPACITY = 10 ;
    //...
    // 数组:用来存储元素
    transient Object [] elementData ; // non-private to simplify nested class access
    // 有效元素个数
    private int size ;
    public ArrayList ( int initialCapacity ) {
    if ( initialCapacity > 0 ) {
    this . elementData = new Object [ initialCapacity ];
    } else if ( initialCapacity == 0 ) {
    this . elementData = EMPTY_ELEMENTDATA ;
    } else {
    throw new IllegalArgumentException ( "Illegal Capacity: " +
    initialCapacity );
    }
    }
    // ...
    }
            由于其底层是一段连续空间,当 ArrayList 任意位置插入或者删除元素时,就需要将后序元素整体往前或者往后 搬移,时间复杂度为 O(n) ,效率比较低,因此 ArrayList 不适合做任意位置插入和删除比较多的场景 。因此: java集合中又引入了LinkedList ,即链表结构。

    2、 链表

    2.1 链表的概念及结构

            链表是一种物理存储结构上非连续 存储结构,数据元素的 逻辑顺序 是通过链表中的 引用链接 次序实现的

     2.2 链表的实现

    1. // 1、无头单向非循环链表实现
    2. public class SingleLinkedList
    3. {
    4. //头插法
    5. public void addFirst(int data);
    6. //尾插法
    7. public void addLast(int data);
    8. //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
    9. public boolean addIndex(int index,int data);
    10. //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    11. public boolean contains(int key);
    12. //删除第一次出现关键字为key的节点
    13. public void remove(int key);
    14. //删除所有值为key的节点
    15. public void removeAllKey(int key);
    16. //得到单链表的长度
    17. public int size();
    18. public void display();
    19. public void clear();
    20. }

    3.链表面试题

    删除链表中等于给定值 val 的所有节点。
    2 反转一个单链表
    给定一个带有头结点 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。
    输入一个链表,输出该链表中倒数第 k 个结点。 
    将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
    编写代码,以给定值 x 为基准将链表分割成两部分,所有小于 x 的结点排在大于或等于 x 的结点之前 。
    链表的回文结构。
    输入两个链表,找出它们的第一个公共结点。

     给定一个链表,判断链表中是否有环。

    141. 环形链表 - 力扣(LeetCode)

    【思路】
            快慢指针,即慢指针一次走一步,快指针一次走两步,两个指针从链表其实位置开始运行,如果链表带环则一定会在环中相遇,否则快指针率先走到链表的末尾。比如:陪女朋友到操作跑步减肥。
    【扩展问题】
            为什么快指针每次走两步,慢指针走一步可以?
    假设链表带环,两个指针最后都会进入环,快指针先进环,慢指针后进环。当慢指针刚进环时,可能就和快指针相遇了,最差情况下两个指针之间的距离刚好就是环的长度。此时,两个指针每移动一次,之间的距离就缩小一步,不会出现每次刚好是套圈的情况,因此:在满指针走到一圈之前,快指针肯定是可以追上慢指针的,即相遇。 快指针一次走 3 步,走 4 步, ...n 步行吗?

    10. 给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 NULL 

    142. 环形链表 II - 力扣(LeetCode)

    结论: 让一个指针从链表起始位置开始遍历链表,同时让一个指针从判环时相遇点的位置开始绕环运行,两个指针 都是每次均走一步,最终肯定会在入口点的位置相遇
    证明:

    11. 题库

     链表知识点题库 - 力扣(LeetCode)

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    4、 LinkedList的模拟实现

            LinkedList底层就是一个双向链表,我们来实现一个双向链表。
    1. // 2、无头双向链表实现
    2. public class MyLinkedList
    3. {
    4. //头插法
    5. public void addFirst(int data);
    6. //尾插法
    7. public void addLast(int data);
    8. //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
    9. public boolean addIndex(int index,int data);
    10. //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    11. public boolean contains(int key);
    12. //删除第一次出现关键字为key的节点
    13. public void remove(int key);
    14. //删除所有值为key的节点
    15. public void removeAllKey(int key);
    16. //得到单链表的长度
    17. public int size();
    18. public void display();
    19. public void clear();
    20. }

    5、LinkedList的使用

    5.1 什么是LinkedList

            LinkedList的底层是双向链表结构 ( 链表后面介绍 ) ,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。

             在集合框架中,LinkedList也实现了List接口,具体如下:

    【说明】
            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)

    5.2 LinkedList的使用

            1. LinkedList 的构造

     LinkedList (Java Platform SE 8 ) (oracle.com)

    1. public static void main(String[] args)
    2. {
    3. // 构造一个空的LinkedList
    4. List list1 = new LinkedList<>();
    5. List list2 = new java.util.ArrayList<>();
    6. list2.add("JavaSE");
    7. list2.add("JavaWeb");
    8. list2.add("JavaEE");
    9. // 使用ArrayList构造
    10. LinkedList List list3 = new LinkedList<>(list2);
    11. }
            2. LinkedList 的其他常用方法介绍

    List (Java Platform SE 8 ) (oracle.com)

    1. public static void main(String[] args)
    2. {
    3. LinkedList list = new LinkedList<>();
    4. list.add(1); // add(elem): 表示尾插
    5. list.add(2);
    6. list.add(3);
    7. list.add(4);
    8. list.add(5);
    9. list.add(6);
    10. list.add(7);
    11. System.out.println(list.size());
    12. System.out.println(list);
    13. // 在起始位置插入0
    14. list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elem
    15. System.out.println(list);
    16. list.remove(); // remove(): 删除第一个元素,内部调用的是removeFirst()
    17. list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素
    18. list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素
    19. list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素
    20. System.out.println(list);
    21. // contains(elem): 检测elem元素是否存在,如果存在返回true,否则返回false
    22. if(!list.contains(1))
    23. {
    24. list.add(0, 1);
    25. }
    26. list.add(1);
    27. System.out.println(list);
    28. System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置
    29. System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置
    30. int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素
    31. list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为
    32. elem System.out.println(list);
    33. // subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
    34. List copy = list.subList(0, 3);
    35. System.out.println(list);
    36. System.out.println(copy);
    37. list.clear(); // 将list中元素清空
    38. System.out.println(list.size());
    39. }
            3. LinkedList 的遍历
    1. public static void main(String[] args)
    2. {
    3. LinkedList list = new LinkedList<>();
    4. list.add(1); // add(elem): 表示尾插
    5. list.add(2);
    6. list.add(3);
    7. list.add(4);
    8. list.add(5);
    9. list.add(6);
    10. list.add(7);
    11. System.out.println(list.size());
    12. // foreach遍历
    13. for (int e:list)
    14. {
    15. System.out.print(e + " ");
    16. }
    17. System.out.println();
    18. // 使用迭代器遍历---正向遍历
    19. ListIterator it = list.listIterator();
    20. while(it.hasNext())
    21. {
    22. System.out.print(it.next()+ " ");
    23. }
    24. System.out.println();
    25. // 使用反向迭代器---反向遍历
    26. ListIterator rit = list.listIterator(list.size());
    27. while (rit.hasPrevious())
    28. {
    29. System.out.print(rit.previous() +" ");
    30. }
    31. System.out.println();
    32. }

    6、 ArrayListLinkedList的区别

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_51912875/article/details/125712248