[本节目标]
1.ArrayList的缺陷
2.链表
3.链表相关oj题
4.LinkedList的模拟实现
5.LinkedList的使用
6.ArratList和LinkedList的区别
1. ArrayList的缺陷
上篇博客已经熟悉了ArrayList的使用,并且进行了简单模拟实现,ArrayList底层使用数组来储存元素:
public class ArrayList extends AbstractListimplements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{// ...// 默认容量是10private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//...// 数组：用来存储元素transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access// 有效元素个数private int size;public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);}}由于其底层是一段连续空间,当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时,就需要将后续元素往前或者往后搬移,时间复杂度O(n),效率比较低,因此ArrayList不适合任意位置插入和删除比较多的场景,因此java又引入了LinkedList,即链表结构.
2. 链表
2.1 链表的概念及结构
链表是一种逻辑连续,物理结构非连续的存储结构.数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的.
1. 从图上可以看出来,链式结构在逻辑上是连续的,但是在物理结构上是不一定连续的.
2.现实中的结点一般都是从堆上申请出来的
3.从堆上申请的空间,是按照一定策略来分配的,两次申请的空间可能连续,也可能不连续
实际中链表的结构非常多样,以下情况结合起来就有8种链表结构:
1.单向或者双向
2.带头或者不带头
3.循环或者非循环
虽然有很多的链表的结构,但是我们重点掌握两种:
1.无头单向非循环链表,结构简单,一般不会单独来存数据,实际中更多是作为其他数据结构的子结构.如哈希桶,图的邻接表,另外这种结构在笔试面试中出现很多.
2.无头双向链表:在java中的集合框架中LinkedList底层实现就是无头双向链表
2.2 链表的使用和体现
// 1、无头单向非循环链表实现
public class SingleLinkedList {
//头插法
public void addFirst(int data){
}
//尾插法
public void addLast(int data){
}
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index,int data){
}
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key){
return false;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){
}
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
}
//得到单链表的长度
public int size(){
return -1;
}
public void clear() {
}public void display() {}
}
3. LinkedList的模拟实现
public class MyListNode {static class ListNode {int value;public ListNode next;public ListNode prev;public ListNode(int value) {this.value = value;}}public ListNode head;public void createlist() {ListNode node1 = new ListNode(1);ListNode node2 = new ListNode(2);ListNode node3 = new ListNode(3);ListNode node4 = new ListNode(4);node1.next = node2;node2.next = node3;node3.next = node4;this.head = node1;}public void addFirst(int data){Listnode node = new Listnode(data); if(head==null){ head=node; last = node; } else{ node.next=head; node.next = head; head.prev = node; head= node; }}public void addLast(int data){Listnode node = new Listnode(data);if(head==null){head=node;last=node;}else{last.next = node;node.prev=last;last =node;}}public void clear() {ListNode cur = head;while(cur != null){ListNode curr = cur.next;cur.next =null;cur = curr;}head = null;} public void remove(int key){Listnode cur =head;while(cur != null){if(cur.val == key){head = head.next;if(head==null){last=null; }else{head.prev.next= cur.next;if(cur.next==null){last=last.next;}}return;}else{cur =cur.next;}}}public void removeAllKey(int key) {Listnode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {head = head.next;if (head == null) {last = null;} else {head.prev.next = cur.next;if (cur.next == null) {last = last.next;}}}cur = cur.next;}} public void addIndex(int index,int data){Listnode node = new Listnode(data);int len = size();if(indexsize()){return;}if(index==0){addFirst(data);}if(index==size()){addLast(data);}Listnode cur = head;int count =0;while(count<index){cur=cur.next;count++;}cur.prev.next = node;node.prev=cur.prev;node.next=cur;cur.prev = node;}public boolean contains(int key) {ListNode cur = head;while (cur != null){if(cur.value == key){return true;}cur = cur.next;} return false;}public int size() {int count = 0;ListNode cur = head;while(cur != null){count++;cur = cur.next;} return count; }public void display () {ListNode cur = head;while (cur.next != null) {System.out.println(cur.value + " ");cur = cur.next;}System.out.println(cur.value);}}4. LinkedList的使用
4.1 什么是LinkedList
LinkedList的底层是双向链表结构(链表后面介绍)，由于链表没有将元素存储在连续的空间中，元素存储在单独的节点中，然后通过引用将节点连接起来了，因此在在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。
[说明]
1.LinkedList实现了List接口
2.LinkedList的底层使用了双向链表
3.LinkedList没有实现RandomAccess接口,因此LinkedList不支持随机访问
4.LinkedList的任意位置插入和删除元素时效率比较高,时间复杂度为O(1)
5.LinkedList比较适合任意位置插入的场景
4.2 LinkedList的使用
1.LinkedList的构造
public static void main(String[] args) {List list1 = new LinkedList();List list2 = new ArrayList();list2.add("javase");list2.add("javaee");list2.add("数据结构");List list3 = new LinkedList(list2);}2.LinkedList的其他常用方法介绍
方法 解释
boolean add(E e) 尾插 e
void add(int index, E element) 将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collectionpublic static void main(String[] args) {LinkedList list = new LinkedList();list.add(1); // add(elem): 表示尾插list.add(2);list.add(3);list.add(4);list.add(5);list.add(6);list.add(7);System.out.println(list.size());System.out.println(list);// 在起始位置插入0list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elemSystem.out.println(list);list.remove(); // remove(): 删除第一个元素，内部调用的是removeFirst()list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素System.out.println(list);// contains(elem): 检测elem元素是否存在，如果存在返回true，否则返回falseif(!list.contains(1)){list.add(0, 1);}list.add(1);System.out.println(list);System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elemSystem.out.println(list);// subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回List copy = list.subList(0, 3); System.out.println(list);System.out.println(copy);list.clear(); // 将list中元素清空System.out.println(list.size());}3.LinkedList的遍历
public static void main(String[] args) {LinkedList list = new LinkedList();list.add(1); // add(elem): 表示尾插list.add(2);list.add(3);list.add(4);list.add(5);list.add(6);list.add(7);System.out.println(list.size());// foreach遍历for (int e:list) {System.out.print(e + " ");}System.out.println();// 使用迭代器遍历---正向遍历ListIterator it = list.listIterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next()+ " ");}System.out.println();// 使用反向迭代器---反向遍历ListIterator rit = list.listIterator(list.size());while (rit.hasPrevious()){System.out.print(rit.previous() +" ");}System.out.println();}5.ArrayList和LinkedList的区别
6. 例题(帮助大家巩固链表)
1. 删除链表中等于给定值val的所有节点。203. 移除链表元素 – 力扣（LeetCode）
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {if(head==null){return null;}ListNode pre = head;ListNode cur = head.next;while(cur != null){if(cur.val==val){pre.next = cur.next;cur=cur.next;}else{pre = pre.next;cur = cur.next;}}if(head.val == val){head = head.next;}return head;}2. 反转一个单链表。206. 反转链表 – 力扣（LeetCode）
public ListNode reverseList(ListNode head) {if(head==null){return null;}ListNode cur =head.next;ListNode slow =head;while(cur!=null){ListNode curNex=cur.next;cur.next=slow;if(slow==head){cur.next.next=null;}slow=cur;cur=curNex;}return slow;}3. 给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。876. 链表的中间结点 – 力扣（LeetCode）
public ListNode middleNode(ListNode head) {ListNode slow = head;ListNode fast = head;while(fast!=null && fast.next!=null){fast=fast.next.next;slow=slow.next;}return slow;}4. 输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。面试题 02.02. 返回倒数第 k 个节点 – 力扣（LeetCode）
public int kthToLast(ListNode head, int k) {ListNode cur=head;int count =0;while(cur!= null){count++;cur=cur.next;}cur=head;int a = count-k;while(a!=0){a--;cur=cur.next;}return cur.val;}5. 将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。21. 合并两个有序链表 – 力扣（LeetCode）
public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {ListNode node = new ListNode(-1);ListNode tem =node;while(list1 != null && list2 != null){if(list1.val<list2.val){ tem.next = list1;//tem = list1;//错误list1=list1.next;}else{tem.next = list2;//tem = list2;//错误 list2=list2.next;} tem = tem.next;} if(list1 != null){tem.next = list1;}if(list2 != null){tem.next = list2;}return node.next;}6. 编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前 。面试题 02.04. 分割链表 – 力扣（LeetCode）
public ListNode partition(ListNode head, int x) {if(head == null){return null;}ListNode cur = head;ListNode bs =null;ListNode be = null;ListNode as = null;ListNode ae = null;while(cur != null){if(cur.val < x){if(bs == null){be = cur;bs =cur;}else{be.next = cur;be = be.next;}}else{if(as == null){as = cur;ae = cur;}else{ae.next = cur;ae = ae.next;}}cur= cur.next;}if(bs==null){return as;}if(as !=null){ae.next = null;}be.next = as;return bs;}7. 链表的回文结构。LCR 027. 回文链表 – 力扣（LeetCode）
public boolean isPalindrome(ListNode head) {ListNode fast = head;ListNode slow = head;while(fast != null && fast.next != null){fast = fast.next.next;slow = slow.next;}ListNode cur = slow.next;while(cur != null){ListNode curnex = cur.next;cur.next = slow;slow = cur;cur = curnex;}while(head != slow){if(head.val != slow.val){return false;}if(head.next == slow){return true;}head = head.next;slow = slow.next;}return true;}8. 输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。160. 相交链表 – 力扣（LeetCode）
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) { ListNode p1 = headA; ListNode p2 = headB; int count1 = 0; int count2 = 0;while(p1!=null){p1=p1.next;count1++;}while(p2!=null){p2=p2.next;count2++;}p1= headA;p2 =headB;int len =count1-count2;if(len<0){p1 =headB;p2 =headA;len = count2-count1;}while(len!=0){len--;p1=p1.next;}while(p1!=p2){p1=p1.next;p2=p2.next;}if(p1==null){return null;}return p1;}
