java集合（3）—LinkedList

越努力越幸运！

 LinkedList

LinkedList 是双向链表。

• 链表批量增加，是靠for循环遍历原数组，依次执行插入节点操作。对比ArrayList是通过System.arraycopy完成批量增加的。增加一定会修改modCount。

• 通过下标获取某个node 的时候，（add select），会根据index处于前半段还是后半段 进行一个折半，以提升查询效率

• 删也一定会修改modCount。 按下标删，也是先根据index找到Node，然后去链表上unlink掉这个Node。 按元素删，会先去遍历链表寻找是否有该Node，如果有，去链表上unlink掉这个Node。

• 改也是先根据index找到Node，然后替换值。改不修改modCount。
• 查本身就是根据index找到Node。
• 所以它的CRUD操作里，都涉及到根据index去找到Node的操作。

一.LinkedList的特点

1.LinkedList 是线程不安全的，允许元素为null的双向链表。
其底层数据结构是链表，它实现List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable接口，它实现了Deque<E>,所以它也可以作为一个双端队列。和ArrayList比，没有实现RandomAccess所以其以下标，随机访问元素速度较慢。

2.因其底层数据结构是链表，所以可想而知，它的增删只需要移动指针即可，故时间效率较高。不需要批量扩容，也不需要预留空间，所以空间效率比ArrayList高。

3.缺点就是需要随机访问元素时，时间效率很低，虽然底层在根据下标查询Node的时候，会根据index判断目标Node在前半段还是后半段，然后决定是顺序还是逆序查询，以提升时间效率。不过随着n的增大，总体时间效率依然很低。

4.当每次增、删时，都会修改modCount。

二.LinkedList的get操作

  public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {//如果目标对象是null
        //遍历链表
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {////遍历链表
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

  public int lastIndexOf(Object o) {
        int index = size;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }

三LinkedList的add操作

 1.增加单个结点

//在尾部插入一个节点： add
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

//生成新节点 并插入到 链表尾部， 更新 last/first 节点。
void linkLast(E e) { 
    final Node<E> l = last; //记录原尾部节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//以原尾部节点为新节点的前置节点
    last = newNode;//更新尾部节点
    if (l == null)//若原链表为空链表，需要额外更新头结点
        first = newNode;
    else//否则更新原尾节点的后置节点为现在的尾节点（新节点）
        l.next = newNode;
    size++;//修改size
    modCount++;//修改modCount
}



    //在指定下标，index处，插入一个节点
    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);//检查下标是否越界[0,size]
        if (index == size)//在尾节点后插入
            linkLast(element);
        else//在中间插入
            linkBefore(element, node(index));
    }
    //在succ节点前，插入一个新节点e
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        //保存后置节点的前置节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //以前置和后置节点和元素值e 构建一个新节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //新节点new是原节点succ的前置节点
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)//如果之前的前置节点是空，说明succ是原头结点。所以新节点是现在的头结点
            first = newNode;
        else//否则构建前置节点的后置节点为new
            pred.next = newNode;
        size++;//修改数量
        modCount++;//修改modCount
    }

 2.批量增加

//addAll ,在尾部批量增加
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);//以size为插入下标，插入集合c中所有元素
}
//以index为插入下标，插入集合c中所有元素
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    checkPositionIndex(index);//检查越界 [0,size] 闭区间

    Object[] a = c.toArray();//拿到目标集合数组
    int numNew = a.length;//新增元素的数量
    if (numNew == 0)//如果新增元素数量为0，则不增加，并返回false
        return false;

    Node<E> pred, succ;  //index节点的前置节点，后置节点
    if (index == size) { //在链表尾部追加数据
        succ = null;  //size节点（队尾）的后置节点一定是null
        pred = last;//前置节点是队尾
    } else {
        succ = node(index);//取出index节点，作为后置节点
        pred = succ.prev; //前置节点是，index节点的前一个节点
    }
    //链表批量增加，是靠for循环遍历原数组，依次执行插入节点操作。对比ArrayList是System.arraycopy完成批量增加的
    for (Object o : a) {//遍历要添加的节点。
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);//以前置节点 和 元素值e，构建new一个新节点，
        if (pred == null) //如果前置节点是空，说明是头结点
            first = newNode;
        else//否则 前置节点的后置节点设置问新节点
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;//步进，当前的节点为前置节点了，为下次添加节点做准备
    }

    if (succ == null) {//循环结束后，判断，如果后置节点是null。 说明此时是在队尾append的。
        last = pred; //则设置尾节点
    } else {
        pred.next = succ; // 否则是在队中插入的节点 ，更新前置节点 后置节点
        succ.prev = pred; //更新后置节点的前置节点
    }

    size += numNew;  // 修改数量size
    modCount++;  //修改modCount
    return true;
}
//根据index 查询出Node，
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
//通过下标获取某个node 的时候，（增、查 ），会根据index处于前半段还是后半段 进行一个折半，以提升查询效率
    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;
    }
}

private void checkPositionIndex(int index) {
    if (!isPositionIndex(index))
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
    return index >= 0 && index <= size;  //插入时的检查，下标可以是size [0,size]
}

小结：

• 链表批量增加，是靠for循环遍历原数组，依次执行插入节点操作。对比ArrayList是通过System.arraycopy完成批量增加的
• 通过下标获取某个node 的时候，（add select），会根据index处于前半段还是后半段 进行一个折半，以提升查询效率

四.LinkedList常见的面试题

1.ArrayList,List和LinkedList的区别

答：

1.List是接口类，ArrayList和LinkedList是List的实现类。

    2.ArrayList是动态数组（顺序表）的数据结构。顺序表的存储地址是连续的，所以在查找比较快，但是在插入和删除时，由于需要把其它的元素顺序向后移动（或向前移动），所以比较耗时。

    3.LinkedList是链表的数据结构。链表的存储地址是不连续的，每个存储地址通过指针指向，在查找时需要进行通过指针遍历元素，所以在查找时比较慢。由于链表插入时不需移动其它元素，所以在插入和删除时比较快。

2.LinkedList的读写效率

答：LinkedList 是链表的操作
     get() 获取第几个元素，依次遍历，复杂度O(n)
     add(E) 添加到末尾，复杂度O(1)
     add(index, E) 添加第几个元素后，需要先查找到第几个元素，直接指针指向操作，复杂度O(n)
     remove（）删除元素，直接指针指向操作，复杂度O(1)