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LinkedList和ArrayList对比各有什么优势?【java培训】

更新时间:2020-03-15 23:33:42.0 来源:黑马程序员

一、LinkedList的概述

1. LinkedList是双向链表实现的List

2. LinkedList是非线程安全的

3. LinkedList元素允许为null,允许重复元素

4. LinkedList是基于链表实现的,因此插入删除效率高,查找效率低(虽然有一个加速动作)

5. LinkedList是基于链表实现的,因此不存在容量不足的问题,所以没有扩容的方法

6. LinkedList还实现了栈和队列的操作方法,因此也可以作为栈、队列和双端队列来使用。推荐了解java培训课程

LinkedList01


二、LinkedList的分析

2.1LinkedList的存储结构

LinkedList是由双链表的数据结构组成的

public class LinkedList{
    // 元素个数
    transient int size = 0;
    /**
    * 指向第一个节点的指针
    * 不变性:
    * 1. 如果first = null,则last=null
    * 2. 如果first.prev == null,则first.item != null
    */
    transient Node<E> first;
    /**
    * 指向最后一个节点的指针
    * 不变性:
    * 1. 如果first = null,则last = null
    * 2. 如果last.next == null,则last.item != null
    */
     transient Node<E> last;
     private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next; // 下一个Node的引用
        Node<E> prev; // 上一个Node的引用
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
}
/**
  * 创建一个空list
  * */
    public LinkedList() {
    }
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }
}
LinkedList02


2.2添加元素

2.2.1从头部添加

// 从头插入
public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null) // 当前List中没有元素,size=0
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}
LinkedList03


2.2.2从尾部添加

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    eturn true;
}
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)// 当前List中没有元素,size=0
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}
LinkedList04

2.3.删除节点

2.3.1从头部删除

// 移除首节点,并返回该节点的元素值
public E remove() {
    return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
    throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}
// 删除首节点f
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    final E element = f.item;
    final Node<E> next = f.next;
    f.item = null;
    f.next = null; // help GC
    first = next;
    if (next == null) // size=1
        last = null;
    else
        next.prev = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

LinkedList05


2.3.2从尾部移除

LinkedList06


2.3.3根据索引移除

public E remove(int index) {
    checkElementIndex(index);// 检查索引index范围
    return unlink(node(index));
}
E unlink(Node<E> x) {
    final E element = x.item;
    final Node<E> next = x.next;
    final Node<E> prev = x.prev;
    if (prev == null) {// x为首节点
        first = next;
    } else {
        prev.next = next;
        x.prev = null;
   }
    if (next == null) {// x为尾节点
        last = prev;
    } else {
        next.prev = prev;
        x.next = null;
    }
    x.item = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}
LinkedList07

2.4获取节点数据

2.4.1获取头部数据
// 获取首节点的数据

public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
    throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
}

2.4.2获取尾部数据
// 获取尾节点的数据

public E getLast() {
    final Node<E> l = last;
    if (l == null)
    throw new NoSuchElementException();
    return l.item;
}

2.4.3根据索引获取节点数据

// 获取索引对应节点的数据
public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}
// 类似折半查找
Node<E> node(int index) {
    if (index < (size >> 1)) {// 从前半部分查找
    Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++)
    x = x.next;
   return x;
    } else {// 从后半部分查找
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
        x = x.prev;
        return x;
    }
}


三、总结:LinkedList和ArrayList的比较

1. 顺序插入速度ArrayList会比较快,因为ArrayList是基于数组实现的,数组是事先new好的,只要往指定位置塞一个数据就好了

2. LinkedList则不同,每次顺序插入的时候LinkedList将new一个对象出来,如果对象比较大,那么new的时间势必会长一点,再加上一些引用赋值的操作,所以顺序插入LinkedList必然慢于ArrayList

3. ArrayList的遍历效率会比LinkedList的遍历效率高一些

4. LinkedList做插入、删除的时候,慢在寻址,快在只需要改变前后Node的引用地址

5. ArrayList做插入、删除的时候,慢在数组元素的批量copy,快在寻址

(1) 如果确定插入、删除的元素是在前半段,那么就使用LinkedList

(2) 如果确定插入、删除的元素在比较靠后的位置,那么可以考虑使用ArrayList

(3) 如果不能确定插入、删除是在哪儿呢?建议使用LinkedList,

·一来LinkedList整体插入、删除的执行效率比较稳定,没有ArrayList这种越往后越快的情况

·二来插入元素的时候,弄得不好ArrayList就要进行一次扩容,而ArrayList底层数组扩容是一个既消耗时间又消耗空间的操作


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