【Java原始碼】集合類-LinkedList
阿新 • • 發佈:2019-06-04
一、類繼承關係
LinkedList和ArrayList都實現了List介面。所以有List的特性,同時LinkedList也實現了Deque,所以它也具有雙端佇列和棧的特性。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
二、類屬性
//實際元素個數 transient int size = 0; //頭結點 transient Node<E> first; //尾結點 transient Node<E> last;
transient表示該域不能被序列化。first,last初始值都是null.
這裡有一個內部類Node:
private static class Node<E> { //資料 E item; //後繼 Node<E> next; //前驅 Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
三、建構函式
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
LinkedList內部的資料結構是一個雙向連結串列,所以不會有ArrayList那樣的指定容量構造器。
四、LinkedList如何擴容
- LinkedList內部的資料結構是一個雙向連結串列,既沒有初始化大小,也沒有擴容機制一說。其大小是需要時才會分配,不需要分配多餘的。
五、主要函式
add(E e) 函式
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; }
void linkLast(E e) {
//final型別的l節點儲存尾結點last
final Node<E> l = last;
//建立一個新的節點newNode,其前驅為l,後繼為null
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//將尾結點賦值為新建立的節點。
last = newNode;
//尾結點為空,第一次新增
if (l == null)
//新建節點為頭結點
first = newNode;
else
//否則以前的尾結點的後繼指向新節點
l.next = newNode;
//集合大小加1
size++;
//結構性變化加一,目的和ArrayList一樣,檢查迭代過程中結構變化。
modCount++;
}
add()方法會將新新增的元素新增到連結串列的尾端。
- 在linkList中,首先會將原來的尾結點last儲存在一個不可變的final節點l中。
- 新增的元素會被新建為一個Node節點,其前驅指向以前的尾結點l,其後繼為null。
- 然後將尾結點賦值給last,成為新的尾結點。
- 判斷以前的尾結點是否為空(第一次新增),如果為空,新建節點就是頭結點first。如果尾結點不是空,l.next = newNode;表示以前的尾結點的後繼指向新節點。
- 然後LinkedList集合大小加1。modCount++;表示LinkedList集合結構性變化加一,目的和ArrayList一樣,檢查迭代過程中結構變化。
讓我們通過debug看看LinkedList新增元素過程,其結構的變化。
測試程式碼:
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add(1);
linkedList.add(2);
linkedList.add(3);
}
第一次新增後結構為:
第二次新增後結構為:
第三次新增後結構為:
remove(int index) 函式
public E remove(int index) {
//檢查是否越界
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
先通過node方法獲取index處的節點:
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//size >> 1 等於 size/2
if (index < (size >> 1)) {
//index在前半部分,從頭開始找
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
//index在後半部分,從尾開始找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
然後再通過E unlink(Node
/**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
//x節點的元素
final E element = x.item;
//後繼
final Node<E> next = x.next;
//前驅
final Node<E> prev = x.prev;
//x前驅為空,刪除的節點是頭節點
if (prev == null) {
first = next;
} else {
//x前驅節點的後繼節點變為x的後繼節點
prev.next = next;
//切斷前驅連線
x.prev = null;
}
//x後繼為空,刪除的節點為尾結點
if (next == null) {
last = prev;
} else {
//x後繼節點的前驅變為x的前驅節點
next.prev = prev;
//切斷後繼連線
x.next = null;
}
//刪除節點元素置空
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
- 首先將要刪除節點的資料元素、前驅節點,後繼節點儲存起來。
- 判斷刪除節點前驅是否為空,如果x前驅為空,則刪除的節點是頭節點;如果不為空,將x前驅節點的後繼節點變為x的後繼節點,再通過x.prev = null;切斷x節點前驅連線。
- 判斷刪除節點後繼是否為空,如果x後繼為空,則刪除的節點為尾結點;如果不為空,將x後繼節點的前驅變為x的前驅節點,再切斷x的後繼連線。
- 最後將刪除節點元素置空,size減小,modCount增加。
get(int index)函式
public E get(int index) {
//檢查索引
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
通過node(int index)查詢index對應的節點,然後返回對應的資料item。其中size >> 1這個是指size右移一位即size/2 。
- 當index在前半部分,就從頭開始查詢
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
- 當index在後半部分,就從last開始查詢
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
六、LinkedList效能相關
LinkedList 是不能隨機訪問的,按照索引訪問效率較低,時間複雜度為複雜度為 O(N/2)
因此,LinkedList 刪除一個節點的時間複雜度為 O(N) ,效率很高