【JavaSE专栏49】Java集合类LinkedList解析,链表和顺序表有什么不同?

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简介: 【JavaSE专栏49】Java集合类LinkedList解析,链表和顺序表有什么不同?



一、什么是LinkedList集合

LinkedList 集合是Java编程语言中的一种双向链表数据结构,它实现了 List 接口和 Deque 接口。

与 ArrayList 类似,LinkedList 也是一种动态数组,可以根据需要动态地增加或减少元素的大小。

然而,LinkedList 与 ArrayList 在内部实现和性能方面有所不同。

LinkedList 使用双向链表来存储元素,每个元素都包含一个指向前一个元素和后一个元素的引用,这种结构使得 LinkedList 在插入和删除元素时效率较高,因为它只需要调整节点的引用,而不需要移动其他元素。

但是,LinkedList 在随机访问元素时的性能相对较差,因为它需要遍历链表来获取指定索引处的元素。

LinkedList 提供了一系列方法来操作和管理元素。它实现了 List 接口和 Deque 接口的所有方法,包括添加、删除、获取和修改元素的方法。此外,LinkedList 还提供了一些特定于链表操作的方法,如 addFirst()addLast()removeFirst()removeLast() 等。

LinkedList的一些常见应用场景包括以下 5 55 类,请同学们认真学习。

  1. 需要频繁插入和删除元素的场景,因为 LinkedList 在插入和删除操作上效率较高。
  2. 实现队列和双向队列的场景,因为 LinkedList 实现了 Deque 接口。
  3. 实现堆栈的场景,可以使用 LinkedList 的 addFirst()removeFirst() 方法来模拟堆栈的入栈和出栈操作。
  4. 实现循环链表的场景,因为 LinkedList 的首尾节点相连,可以形成一个循环链表。
  5. 需要进行大量顺序遍历操作的场景,因为 LinkedList 的顺序遍历效率较高。

需要注意的是,与 ArrayList 一样,LinkedList 也不是线程安全的。如果在多个线程中同时访问和修改 LinkedList,可能会引发并发访问的问题,在多线程环境中使用 LinkedList 时,应该采取相应的线程安全措施,如使用同步机制或使用线程安全的替代方案。


二、LinkedList集合的使用

以下是 LinkedList 集合的一些常见使用方式的示例代码:

2.1 创建 LinkedList 集合、添加元素、遍历元素

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("apple");
linkedList.add("banana");
linkedList.add("orange");
for (String fruit : linkedList) {
    System.out.println(fruit);
}

2.2 在指定位置插入元素

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("apple");
linkedList.add("banana");
linkedList.add("orange");
linkedList.add(1, "grape");
System.out.println(linkedList); // 输出:[apple, grape, banana, orange]

2.3 获取指定位置的元素

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("apple");
linkedList.add("banana");
linkedList.add("orange");
String fruit = linkedList.get(1);
System.out.println(fruit); // 输出:banana

2.4 删除指定位置的元素

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("apple");
linkedList.add("banana");
linkedList.add("orange");
linkedList.remove(1);
System.out.println(linkedList); // 输出:[apple, orange]

2.5 在开头或末尾插入元素

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("apple");
linkedList.add("banana");
linkedList.add("orange");
linkedList.addFirst("grape");
linkedList.addLast("watermelon");
System.out.println(linkedList); // 输出:[grape, apple, banana, orange, watermelon]


三、LinkedList集合的应用场景

LinkedList 集合在以下场景中通常会得到应用,请同学们认真学习。

  1. 需要频繁地进行元素插入和删除操作的场景:由于 LinkedList 采用双向链表的数据结构,插入和删除元素的效率较高,因为只需要调整节点的引用即可,而不需要像数组一样移动其他元素。
  2. 实现队列和双向队列的场景:LinkedList 实现了 Deque 接口,因此可以用来实现队列和双向队列。例如,可以使用 LinkedList 的 addFirst()removeFirst() 方法来模拟队列的入队和出队操作。
  3. 实现堆栈的场景:LinkedList 也可以用来实现堆栈数据结构。通过使用 LinkedList 的 addFirst()removeFirst() 方法来模拟堆栈的入栈和出栈操作。
  4. 需要进行大量顺序遍历操作的场景:LinkedList 的顺序遍历效率较高,因为它是一个链表数据结构,可以按顺序依次遍历元素。
  5. 实现循环链表的场景:由于 LinkedList 的首尾节点相连,可以形成一个循环链表。这在某些场景下可能会有用,例如处理循环队列。


四、LinkedList面试题

一、Java 中的 LinkedList 是什么?

答:LinkedList 是 Java 集合框架中的一种双向链表实现的数据结构。它实现了 List 接口,可以存储各种类型的对象,并且支持插入、删除和访问操作。

二、LinkedList 和 ArrayList 的区别是什么?

答:LinkedList 和 ArrayList 都可以实现 List 接口,但它们的内部实现不同,主要区别如下。

  • LinkedList 是基于双向链表实现的,而 ArrayList 是基于动态数组实现的。
  • LinkedList 在插入和删除操作上具有更好的性能,因为只需要调整链表节点的指针,而 ArrayList 需要移动数组中的元素。
  • ArrayList 在随机访问操作上具有更好的性能,因为可以通过索引直接访问数组中的元素,而 LinkedList 需要从头节点或尾节点开始遍历链表。
  • LinkedList 需要更多的内存空间来存储链表节点的指针,而 ArrayList 需要更多的内存空间来存储数组的容量。

三、LinkedList 如何实现插入和删除操作?

答:LinkedList 通过操作节点的指针来实现插入和删除操作。

  • 在插入操作中,可以通过修改前后节点的指针来将新节点插入到链表中的任意位置。
  • 在删除操作中,可以通过修改前后节点的指针来删除指定节点。

四、LinkedList 适用于什么场景?

答:LinkedList 适用于以下情况:

  • 需要频繁地进行插入和删除操作。
  • 需要高效地使用迭代器进行遍历操作。
  • 不需要随机访问元素,或者只需要在链表的头部和尾部进行访问。

五、如何使用 LinkedList 的迭代器进行遍历?

答:可以通过调用 LinkedList 的 iterator() 方法来获取迭代器,并且使用 while 循环和 next() 方法来遍历链表中的元素。

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("A");
linkedList.add("B");
linkedList.add("C");
Iterator<String> iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String element = iterator.next();
    System.out.println(element);
}

五、总结

本文讲解了 Java 中集合类 LinkedList 的语法、使用说明和应用场景,并给出了样例代码。在下一篇博客中,将讲解 Java 中 动态数组 Vector 类的知识。


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