阿里面试官:说一下ArrayList和LinkedList的区别?(2)

简介: 阿里面试官:说一下ArrayList和LinkedList的区别?

下标小于链表长度的一半时,从前往后遍历;否则从后往前遍历,这样从理论上说,就节省了一半的时间。


如果下标为 0 或者 list.size() - 1 的话,时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1)。这种情况下,可以使用 getFirst() 和 getLast() 方法。


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



first 和 last 在链表中是直接存储的,所以时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1)。


2)add(E e) 方法默认将元素添加到链表末尾,所以时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1)。


public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
void linkLast(E e) {
    final LinkedList.Node<E> l = last;
    final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}



3)add(int index, E element) 方法将新的元素插入到指定的位置,需要先通过遍历查找这个元素,然后再进行插入,所以时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)。


public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index);
    if (index == size)
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index));
}


如果下标为 0 或者 list.size() - 1 的话,时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1)。这种情况下,可以使用 addFirst() 和 addLast() 方法。


public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
    final LinkedList.Node<E> f = first;
    final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}



linkFirst() 只需要对 first 进行更新即可。


public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
void linkLast(E e) {
    final LinkedList.Node<E> l = last;
    final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}



linkLast() 只需要对 last 进行更新即可。


需要注意的是,有些文章里面说,LinkedList 插入元素的时间复杂度近似 O ( 1 ) O(1) O(1),其实是有问题的,因为 add(int index, E element) 方法在插入元素的时候会调用 node(index) 查找元素,该方法之前我们之间已经确认过了,时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n),即便随后调用 linkBefore() 方法进行插入的时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1),总体上的时间复杂度仍然为 O ( n ) O(n) O(n) 才对。


void linkBefore(E e, LinkedList.Node<E> succ) {
    // assert succ != null;
    final LinkedList.Node<E> pred = succ.prev;
    final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, succ);
    succ.prev = newNode;
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
        pred.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}



4)remove(int index) 方法将指定位置上的元素删除,考虑到需要调用 node(index) 方法查找元素,所以时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)。


public E remove(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return unlink(node(index));
}
E unlink(LinkedList.Node<E> x) {
    // assert x != null;
    final E element = x.item;
    final LinkedList.Node<E> next = x.next;
    final LinkedList.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;
}



通过时间复杂度的比较,以及源码的分析,我相信小伙伴们在选择的时候就有了主意,对吧?


需要注意的是,如果列表很大很大,ArrayList 和 LinkedList 在内存的使用上也有所不同。LinkedList 的每个元素都有更多开销,因为要存储上一个和下一个元素的地址。ArrayList 没有这样的开销。


但是,ArrayList 占用的内存在声明的时候就已经确定了(默认大小为 10),不管实际上是否添加了元素,因为复杂对象的数组会通过 null 来填充。LinkedList 在声明的时候不需要指定大小,元素增加或者删除时大小随之改变。


另外,ArrayList 只能用作列表;LinkedList 可以用作列表或者队列,因为它还实现了 Deque 接口。


我在写这篇文章的时候,遇到了一些问题,所以请教了一些大厂的技术大佬,结果有个朋友说,“如果真的不知道该用 ArrayList 还是 LinkedList,就选择 ArrayList 吧!”


我当时以为他在和我开玩笑呢,结果通过时间复杂度的分析,好像他说得有道理啊。查询的时候,ArrayList 比 LinkedList 快,这是毋庸置疑的;插入和删除的时候,之前有很多资料说 LinkedList 更快,时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1),但其实不是的,因为要遍历列表,对吧?


反而 ArrayList 更轻量级,不需要在每个元素上维护上一个和下一个元素的地址。



我这样的结论可能和大多数文章得出的结论不符,那么我想,选择权交给小伙伴们,你们在使用的过程中认真地思考一下,并且我希望你们把自己的思考在留言区放出来。


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