链表这门内功大致分为三个层次:
第一层叫做“单向链表”,仅有一个后指针,指向下一个数据。
第二层叫做“双向链表”,有两个指针,后指针指向下一个数据,前指针指向上一个数据。
第三层叫做“二叉树”,把后指针去掉,换成左右指针。
01、LinkedList的内心功法(基本结构)
//链表中的节点类
private static class Node<E> {
E item; //节点中存储的元素
Node<E> next; //指向下一个节点的指针
Node<E> prev; //指向上一个节点的指针
//构造一个新的节点(这是构造方法)
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
由三部分组成:
节点的元素
下一个节点
上一个节点
对于第一个节点来说,prev为null。
对于最后一个节点来说,next为null。
其余节点是prev指向前一个,next指向后一个。
对这个基本的,一定要牢记于心。
02、LinkedList 增删改查
使用之前初始化。
LinkedList<String> list = new LinkedList();
LinkedList并不需要指定大小,因为我没有大小(hhh),内存多大我多大。
1)add()方法插入元素:
list.add("董李阳1");
list.add("董李阳2");
list.add("董李阳3");
add()方法内部源码:(其实是调用LinkLast方法)
public boolean add(E e) {
linkLast(e); //在列表尾部添加元素
return true; //成功返回true
}
linkLat,顾名思义,就是链表尾部添加:
/**
* Links e as last element.
* 在列表的尾部添加指定的元素
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last; //获取链表的最后一个节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //创建一个新节点,并将其设置为链表的最后一个节点
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
添加第一个元素的时候,first和last都为null(因为这个时候,这个元素既是第一个元素,又是最后一个)。
然后新建一个节点newNode,它的prev和next也为null。
然后last和first都赋值为newNode。
添加第二个元素的时候,first和last都指向的是第一个节点。
然后新建一个节点newNode,它的prev指向的是第一个节点,next为null。
然后把第一个节点的next赋值为newNode。
添加第三个元素的时候,first指向的是第一个节点,last指向的是最后一个节点。
然后新建一个节点newNode,它的prev指向的是第二个节点,next为null。
然后把第二个节点的next赋值为newNode。
除了add()
addFrist()方法将元素添加到第一位;
addLast()方法将元素添加到末尾;
addFirst内部其实调用的是linkFirst:
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
linkFirst负责把新的节点设置为first,并将新的first的next更新为之前的first。
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
addLast其实和addFirst差不多,内部调用的是linkLast方法,前面分析过了。
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
2) 删除
remove():删除第一个节点
remove(int):删除指定位置的节点
remove (Object):删除指定元素的节点
removeFirst():删除第一个节点
removeLast():删除最后一个节点
remove()内部调用的是removeFirst(),所以这两个功效一样。
r
emove(int)内部其实调用的是unlink方法。
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
unlink方法其实很好理解,就是更新当前节点的next和prev,然后把当前节点的元素设为空。
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
remove(Object)内部也调用了ublink方法,只不过在此之前要先找到元素所在的节点。
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
元素为null的时候,必须使用==来判断;元素非空的时候,要使用equals判断。
removeFirst内部调用的是unlinkFirst方法:
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
unlinkFirst负责的就是把第一个节点去掉,顺带把后一个节点的prev设为null。
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
3)改:
set()方法来更新元素:
list.set(0, "董李阳");
看一下set()源码:
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
来看一下node方法:
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;
}
}
size >>1:右移,相当于除以2,对于计算机来说,移位操作比除法操作更高效,因为数据在计算机内部都是以二进制存储的。
换句话说,node方法会对下标检查,靠近前半段,从0开始,靠近后半截,就从尾巴开始,这样最大可以提高一半的效率。
找到之后,就替换元素的值就可以了。其他都不用变。
4)查找:
可以分为两种:通过位置找元素,通过元素找位置。
indexOf():查找某个元素所在的位置。
get(int):查找某个位置的元素。
先来看看indexOf方法的源码。
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
get方法的内核其实还是node方法。前面已经讲过,这里跳过。
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
这里查询的函数,还可以演化为一些其他的,比如说:
getFirst()方法用于获取第一个元素。
getLast()方法用于获取最后一个元素。
poll()和pollFirst()方法用于删除并返回第一个元素(尽管名字不同,但方法体是完全相同的)。
pollLast()用于删除并返回最后一个元素;
peekFisrt()方法用于返回但不删除第一个元素。
03、LinkedList的应用:
LinkedList可以用于实现LRU(Least Recently Used)缓存淘汰算法。
LRU缓存淘汰算法是一种常用的缓存淘汰策略,它的基本思想是,当缓存空间不够时候,优先淘汰最近最少使用的缓存数据。在实现LRU缓存淘汰算法时候,可以使用LinkedList来存储缓存数据,每次访问缓存数据时候,将该数据从链表中删除并移动到链表的头部,这样链表的尾部就是最近最少使用的缓存数据,当缓存空间不够的时候,只需要将缓存链表尾部的缓存数据淘汰即可。