Java中LinkedList类的特性与用法详解

2023-11-25 09:12:29 浏览数 (1)

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

小伙伴们在批阅的过程中，如果觉得文章不错，欢迎点赞、收藏、关注哦。三连即是对作者我写作道路上最好的鼓励与支持！

前言

  在Java中，数据结构是非常重要的一部分。其中LinkedList类是一种常用的数据结构，用于存储和操作一系列的元素。该类实现了List接口，能够在列表中插入和删除元素，以及对元素进行访问和搜索。

摘要

  本文将介绍Java中LinkedList类的具体实现和应用场景。首先，我们将探讨LinkedList类的基本概念和构造函数，然后介绍其源代码解析、应用场景案例以及优缺点分析。之后，我们将详细介绍LinkedList类的每个方法及其实现原理，并给出相应的测试用例。最后，我们将对本文的主要内容进行一个全文小结和总结。

LinkedList类

简介

  LinkedList是Java集合框架中的一个类，它继承了AbstractSequentialList类并实现了List接口。LinkedList是一个双向链表，可以在列表的任何位置进行添加、删除元素的操作。它还提供了许多其他的列表操作方法，例如添加元素，删除元素，获取列表中的元素，以及列表的长度等操作。与ArrayList相比，LinkedList的添加和删除操作速度更快，但在随机访问元素方面速度较慢。

LinkedList类的构造函数如下：

代码语言：java复制
public LinkedList()

该构造函数创建一个空的LinkedList。

源代码解析

LinkedList类的源代码可以在Java SE标准库中找到，它主要由以下几部分组成：

  • Node类：双向链表中的节点，包含前驱节点、后继节点以及当前节点的值。
  • size：LinkedList中元素的数量。
  • first：指向链表中第一个节点的指针。
  • last：指向链表中最后一个节点的指针。

  LinkedList类的源代码中，每个元素都保存在一个Node类的实例中，每个实例都有自己的前驱节点和后继节点。LinkedList类还实现了Iterator接口，以便遍历列表中的元素。

  如下是部分源码截图：

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

应用场景案例

  LinkedList的特点在于添加和删除操作的速度很快，因此LinkedList类通常用于需要频繁添加或删除元素的操作中。例如，可以将它用于实现一个栈或队列。

  除此之外，LinkedList类还适用于以下操作：

  • 需要在列表中添加或删除元素的操作。
  • 需要对列表中的元素进行排序或者反转顺序的操作。
  • 需要对列表中的元素进行迭代操作的场合。

优缺点分析

LinkedList类的优点：

  • 添加和删除操作速度快。由于LinkedList是一个链表，添加和删除元素时只需要修改节点的指针即可。
  • 可以直接在头部或尾部添加或删除元素。这使得LinkedList非常适用于实现栈或队列。
  • 链表可以动态扩展，不需要预先指定列表的大小。

LinkedList类的缺点：

  • 随机访问元素时速度较慢，因为必须从头开始遍历链表。
  • 在随机访问元素时，由于链表中的节点不是连续的，可能会导致CPU缓存命中率降低，进而降低性能。

类代码方法介绍

addFirst(E e)

代码语言：java复制
public void addFirst(E e)

  该方法用于在列表的开头添加一个元素。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

addLast(E e)

代码语言：java复制
public void addLast(E e)

  该方法用于在列表的末尾添加一个元素。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

add(int index, E element)

代码语言：java复制
public void add(int index, E element)

  该方法用于在列表的指定位置插入一个元素。

拓展：

  该方法会将元素 element 插入到指定索引 index 的位置上。如果该位置上已经有元素，那么原来的元素会被向后移动。方法的泛型参数 E 表示元素的类型，这里使用了泛型来支持不同类型的元素。

getFirst()

代码语言：java复制
public E getFirst()

  该方法用于返回列表中的第一个元素。

拓展：

  这是一个泛型方法，返回类型为E，表示返回值类型不确定，由调用方法时传入的参数类型来决定。

  方法名为getFirst，没有参数。

  这个方法可能会抛出NullPointerException异常，因为如果列表为空，调用list.get(0)会抛出该异常。

  该方法的操作为从列表中取出索引为0的元素并返回。如果列表为空，则返回null。

getLast()

代码语言：java复制
public E getLast()

  该方法用于返回列表中的最后一个元素。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

拓展：

  这段代码不完整，可能存在语法错误或者缺失。不过假设代码的含义为定义一个获取最后一个元素的方法 getLast()，则可以进行如下分析：

  1. public: 表示该方法是公共的，可以被其他类访问。
  2. E: 表示方法的返回值类型为 E，其中 E 可以是一个占位符，表示该方法返回值的类型可以是任意类型。
  3. getLast(): 方法名为 getLast，表示该方法的作用是获取最后一个元素。
  4. ): 表示方法的参数列表为空。

  需要注意的是，由于代码不完整，无法确定该方法的实现细节，因此无法对该方法的功能、效果进行更深入的分析和解释。

get(int index)

代码语言：java复制
public E get(int index)

  该方法用于返回列表中指定位置的元素。

removeFirst()

代码语言：java复制
public E removeFirst()

  该方法用于删除并返回列表中的第一个元素。

removeLast()

代码语言：java复制
public E removeLast()

  该方法用于删除并返回列表中的最后一个元素。

remove(int index)

代码语言：java复制
public E remove(int index)

  该方法用于删除并返回列表中指定位置的元素。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

拓展：

  该代码段是一个方法声明，返回类型为 E（泛型类型），方法名为 remove，参数为 int 类型的 index。

  该方法用于从集合中删除指定索引位置的元素，并返回删除的元素。在方法实现中，需要将被删除元素的后继元素往前移动，并调整集合的大小。

  因为该方法是泛型方法，所以在调用时需要指定元素类型，并且集合中的元素需要是可比较的，否则可能会抛出 ClassCastException 异常。

size()

代码语言：java复制
public int size()

  该方法用于返回列表中元素的数量。

iterator()

代码语言：java复制
public ListIterator<E> iterator()

  该方法返回一个ListIterator，可用于遍历列表中的元素。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

拓展：

  该代码定义了一个泛型类，该类实现了ListIterator接口，并且具有一个类型参数E。该泛型类的iterator()方法返回一个ListIterator对象，该对象可以遍历列表中的元素，并可以修改和获取元素。

测试用例

测试代码演示

代码语言：java复制
package com.example.javase.se.classes;

import java.util.LinkedList;
import java.util.ListIterator;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-03 19:34
 */
public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

        // 添加元素
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");

        // 遍历输出元素
        ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

        // 插入元素
        list.add(2, "5");
        System.out.println(list);

        // 删除元素
        list.removeFirst();
        list.removeLast();
        System.out.println(list);

        // 获取元素
        System.out.println(list.getFirst());
        System.out.println(list.get(1));
    }
}

测试结果

  根据如上测试用例，本地测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加更多的测试数据或测试方法，进行熟练学习以此加深理解。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

测试代码分析

  根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

  该代码演示了如何使用 Java 中的 LinkedList 类。首先，代码创建了一个 LinkedList 对象，并通过 add() 方法向列表中添加 4 个元素。然后，使用 ListIterator 迭代器遍历列表并输出每个元素。

  接下来，代码演示了如何在指定位置插入元素，使用 add() 方法并指定插入位置即可。然后，代码演示了如何删除列表中的第一个和最后一个元素，分别使用 removeFirst() 和 removeLast() 方法。最后，演示了如何获取列表中的第一个和第二个元素，分别使用 getFirst() 和 get() 方法。

  综上，该代码演示了 LinkedList 类的基本用法，包括添加、遍历、插入、删除和获取元素。

全文小结

  本文介绍了Java中LinkedList类的基本概念、构造函数、源代码、应用场景案例以及优缺点分析。我们还详细介绍了LinkedList类的每个方法及其实现原理，并给出了相应的测试用例。通过本文的阅读，我们可以更好地了解LinkedList类的使用方法和适用场景，帮助我们在实际开发中更有效地使用LinkedList类。

总结

  LinkedList是Java集合框架中的一个类，它实现了List接口，并可以用于在列表中插入和删除元素。由于LinkedList是一个链表，它的添加和删除操作速度非常快，但在随机访问元素方面则比ArrayList慢。在实际开发中，可以根据需要选择使用LinkedList或其他集合类。虽然LinkedList有着自身的优点和缺点，但在适用场景下使用该类可以提高程序的效率和性能。

... ...

文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

... ...

学习不分先后，知识不分多少；事无巨细，当以虚心求教；三人行，必有我师焉！！！

wished for you successed ！！！

***

⭐️若喜欢我，就请关注我叭。

⭐️若对您有用，就请点赞叭。

⭐️若有疑问，就请评论留言告诉我叭。

我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！

java 2023腾讯·技术创作特训营第三期

0 人点赞