Java基础之LinkedList的实现 原理

我们都知道,ArrayList和LinkedList2个是List接口最重要的2个实现;

上篇文章通过自己定义1个ArrayList的方式来分析了ArrayList的实现原理,

这篇我们也通过这个方式来分析下LinkedList的实现原理,并分析下ArrayList和LinkedList的区别;

LinkedList支持无参构造,并且在构造中可以什么 也不用做,我们直接进入他的增删改查方法来分析;

Node类

LinkedList的内部类

Node的作用我们之后再说,暂时知道他是LinkedList的一个内部类就可以;


成员变量

LinkedList中定义了个Node的变量,1个first,1个last;我们继续往下分析

LinkedList底层维护的是1个链表,所以我们简单下画图;


LinkedList的数据结构

LinkedList中的结构就是1个Node(节点),每个节点都包含1个prev 1个next和1个element,其中prev是指向上一个节点的指针,next是指向下1个节点的指针,element才是我们放进去的值;

因此我们就可以得出first的结构和last的结构为下图:


first为链表的第一个节点,所以他的prev为null,last为链表的最后1个节点,所以他的next为null,之后我们的逻辑中就以此为判断依据来区分节点是否为头(尾)节点

现在我们来看看

Add方法:



add方法是在集合的尾部增加1个元素,所以最重要的方法就是linkLast方法;

该方法的逻辑也很简单,就是将目前链表的最后1个元素,也就是last,赋给1个临时节点l,之后将这个临时节点l作为prev创建1个新节点,将此新节点设置为链表的最后1个节点,也就是last = newNode;

最后判断当前创建的是不是链表中 的第一个节点,如果是,则直接赋值给first,如果不是,则将新节点接入到旧链表的尾部(next节点指针),完成1次元素的添加


上面说了是add方法在集合的尾部增加元素的情况,那下面接着分析下在具体位置如何插入1个元素


根据上面代码逻辑,如果是在尾部插入的话,直接走尾部插入的逻辑;

首先,先找到需要插入的位置的节点数据



找到需要插入位置的节点


我们可以将链表想象成如下图的结构:


假设集合中一共10个数据,当我们需要在链表的第三个位置也就是index = 2的位置插入数据时,我们首先就需要找到index = 2时候Node的数据;

链表一共10个数据,index = 2,位于链表的前半部分,所以可以从链表的头节点开始找;

循环遍历列表,first 的next指针指向的是Node2,Node2的next指针指向的Node3,此时我们只需要遍历2次就找到了index = 2对应的节点数据了;

如果此时index = 8,位于链表的后半部分,如果还从头结点开始寻找就显得效率很慢,这时候就可以转换下思路,从尾节点反向查找;

尾节点last的 prev指针指向的就是Node9,Node9的prev指针指向的就是Node8,只需要查找2此就能找到index = 8所对应的节点数据,大大提高了查找的效率;

以上就是node()的实现原理,现在得到了需要插入的Index的位置所对应的节点数据,我们继续看下是如何在 指定位置插入数据的;


还是以在Index为2插入1个数据为例来讲解。


可以由上图看到,如果要在index为2的位置插入新的节点,那原来的Node3就得往后移动;改动涉及到3个节点:Node2,Node3和newNode

Node2的next指针指向的节点由指向Node3改成newNode;

Node3的prev指针由指向Node2改成指向newNode;

newNode的prev指针指向的是Node2,next指针指向的是Node3

如果插入的位置是头节点,那很显然的prev是空的。则可以直接将新节点赋为头结点


newNode的创建

以上就在指定位置插入数据的具体实现细节


set和get方法的具体实现细节最主要的就node方法的细节,获取index位置的节点数据。参考上面的node的解析



remove方法

具体接着看unLink()方法的实现细节


同样是需要获取需要删除位置的节点数据

针对头节点,尾节点和中间节点参照下三图


删除的是中间节点

如果删除的是中间节点 Node3,那么收到牵连的就有3个节点:

Node2节点的next指针指向的由Node3--->Node4

Node4节点的prev指针指向由Node3--->Node2

Node3节点的prev指针指向由Node2--->null,next指针指向由Node4--->null;


删除的是头节点

如果删除的是头节点,则直接把Node2移到first节点上当做头节点,其他的都不需要改动


删除的是尾节点

如果删除的是尾节点,则直接把Node9移到last节点上当做链表的尾节点,其他也不需要改动

以上就LinkedList的基本实现原理;

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