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java提高篇(二二)-----LinkedList

2024/6/23 0:42:33发布39次查看
一、概述       linkedlist与arraylist一样实现list接口,只是arraylist是list接口的大小可变数组的实现,linkedlist是list接口链表的实现。基于链表实现的方式使得linkedlist在插入和删除时更优于arraylist,而随机访问则比arraylist逊色些。
linkedlist实现所有可选的列表操作,并允许所有的元素包括null。
除了实现 list 接口外,linkedlist 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。
此类实现 deque 接口,为 add、poll 提供先进先出队列操作,以及其他堆栈和双端队列操作。
所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。
同时,与arraylist一样此实现不是同步的。
(以上摘自jdk 6.0 api)。
二、源码分析       2.1、定义       首先我们先看linkedlist的定义:
public class linkedlist<e> extends abstractsequentiallist<e> implements list<e>, deque<e>, cloneable, java.io.serializable
从这段代码中我们可以清晰地看出linkedlist继承abstractsequentiallist,实现list、deque、cloneable、serializable。其中abstractsequentiallist提供了 list 接口的骨干实现,从而最大限度地减少了实现受“连续访问”数据存储(如链接列表)支持的此接口所需的工作,从而以减少实现list接口的复杂度。deque一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素,定义了双端队列的操作。
2.2、属性 在linkedlist中提供了两个基本属性size、header。
private transient entry<e> header = new entry<e>(null, null, null); private transient int size = 0;
其中size表示的linkedlist的大小,header表示链表的表头,entry为节点对象。
private static class entry<e> { e element; //元素节点 entry<e> next; //下一个元素 entry<e> previous; //上一个元素 entry(e element, entry<e> next, entry<e> previous) { this.element = element; this.next = next; this.previous = previous; } }
上面为entry对象的源代码,entry为linkedlist的内部类,它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素,这是典型的双向链表定义方式。
2.3、构造方法 linkedlist提高了两个构造方法:linkedlis()和linkedlist(collection<? extends e> c)。
/** * 构造一个空列表。 */ public linkedlist() { header.next = header.previous = header; } /** * 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。 */ public linkedlist(collection<? extends e> c) { this(); addall(c); }
linkedlist()构造一个空列表。里面没有任何元素,仅仅只是将header节点的前一个元素、后一个元素都指向自身。
linkedlist(collection<? extends e> c): 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。该构造函数首先会调用linkedlist(),构造一个空列表,然后调用了addall()方法将collection中的所有元素添加到列表中。以下是addall()的源代码:
/** * 添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。 */ public boolean addall(collection<? extends e> c) { return addall(size, c); } /** * 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引 */ public boolean addall(int index, collection<? extends e> c) { //若插入的位置小于0或者大于链表长度,则抛出indexoutofboundsexception异常 if (index < 0 || index > size) throw new indexoutofboundsexception("index: " + index + ", size: " + size); object[] a = c.toarray(); int numnew = a.length; //插入元素的个数 //若插入的元素为空,则返回false if (numnew == 0) return false; //modcount:在abstractlist中定义的,表示从结构上修改列表的次数 modcount++; //获取插入位置的节点,若插入的位置在size处,则是头节点,否则获取index位置处的节点 entry<e> successor = (index == size ? header : entry(index)); //插入位置的前一个节点,在插入过程中需要修改该节点的next引用:指向插入的节点元素 entry<e> predecessor = successor.previous; //执行插入动作 for (int i = 0; i < numnew; i++) { //构造一个节点e,这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用 // entry<e> e = new entry<e>((e) a[i], successor, predecessor); //将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素 predecessor.next = e; //修改插入位置的前一个节点,这样做的目的是将插入位置右移一位,保证后续的元素是插在该元素的后面,确保这些元素的顺序 predecessor = e; } successor.previous = predecessor; //修改容量大小 size += numnew; return true; }
在addall()方法中,涉及到了两个方法,一个是entry(int index),该方法为linkedlist的私有方法,主要是用来查找index位置的节点元素。
/** * 返回指定位置(若存在)的节点元素 */ private entry<e> entry(int index) { if (index < 0 || index >= size) throw new indexoutofboundsexception("index: " + index + ", size: " + size); //头部节点 entry<e> e = header; //判断遍历的方向 if (index < (size >> 1)) { for (int i = 0; i <= index; i++) e = e.next; } else { for (int i = size; i > index; i--) e = e.previous; } return e; }
从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出linkedlist是双向链表,这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。
如果对数据结构有点了解,对上面所涉及的内容应该问题,我们只需要清楚一点:linkedlist是双向链表,其余都迎刃而解。
由于篇幅有限,下面将就linkedlist中几个常用的方法进行源码分析。
2.4、增加方法 add(e e): 将指定元素添加到此列表的结尾。
public boolean add(e e) { addbefore(e, header); return true; }
该方法调用addbefore方法,然后直接返回true,对于addbefore()而已,它为linkedlist的私有方法。
private entry<e> addbefore(e e, entry<e> entry) { //利用entry构造函数构建一个新节点 newentry, entry<e> newentry = new entry<e>(e, entry, entry.previous); //修改newentry的前后节点的引用,确保其链表的引用关系是正确的 newentry.previous.next = newentry; newentry.next.previous = newentry; //容量+1 size++; //修改次数+1 modcount++; return newentry; }
在addbefore方法中无非就是做了这件事:构建一个新节点newentry,然后修改其前后的引用。
linkedlist还提供了其他的增加方法:
add(int index, e element):在此列表中指定的位置插入指定的元素。
addall(collection<? extends e> c):添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
addall(int index, collection<? extends e> c):将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。
addfirst(e e): 将指定元素插入此列表的开头。
addlast(e e): 将指定元素添加到此列表的结尾。
2.5、移除方法 remove(object o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。该方法的源代码如下:
public boolean remove(object o) { if (o==null) { for (entry<e> e = header.next; e != header; e = e.next) { if (e.element==null) { remove(e); return true; } } } else { for (entry<e> e = header.next; e != header; e = e.next) { if (o.equals(e.element)) { remove(e); return true; } } } return false; }
该方法首先会判断移除的元素是否为null,然后迭代这个链表找到该元素节点,最后调用remove(entry<e> e),remove(entry<e> e)为私有方法,是linkedlist中所有移除方法的基础方法,如下:
private e remove(entry<e> e) { if (e == header) throw new nosuchelementexception(); //保留被移除的元素:要返回 e result = e.element; //将该节点的前一节点的next指向该节点后节点 e.previous.next = e.next; //将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点 //这两步就可以将该节点从链表从除去:在该链表中是无法遍历到该节点的 e.next.previous = e.previous; //将该节点归空 e.next = e.previous = null; e.element = null; size--; modcount++; return result; }
其他的移除方法:
clear(): 从此列表中移除所有元素。
remove():获取并移除此列表的头(第一个元素)。
remove(int index):移除此列表中指定位置处的元素。
remove(objec o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。
removefirst():移除并返回此列表的第一个元素。
removefirstoccurrence(object o):从此列表中移除第一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。
removelast():移除并返回此列表的最后一个元素。
removelastoccurrence(object o):从此列表中移除最后一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。
2.5、查找方法       对于查找方法的源码就没有什么好介绍了,无非就是迭代,比对,然后就是返回当前值。
get(int index):返回此列表中指定位置处的元素。
getfirst():返回此列表的第一个元素。
getlast():返回此列表的最后一个元素。
indexof(object o):返回此列表中首次出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。
lastindexof(object o):返回此列表中最后出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。
以上就是java提高篇(二二)-----linkedlist的内容。
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