【Java】Java 链表类详记

news2025/1/10 10:56:20

本文仅供学习参考！

相关文章链接：

https://www.runoob.com/java/java-linkedlist.html

https://www.developer.com/java/java-linkedlist-class/

https://www.w3schools.com/java/java_linkedlist.asp

Java 中链表的类型

从最基本的角度来说，链表的节点包含数据字段以及指向列表中下一个节点的“下一个”引用（链接）：

还有其他类型的链表，例如循环链表，它是一种单链表，其中最后一个节点和下一个字段指向序列中的第一个节点。它就像一个重复的 MP3 曲目列表：

Java LinkedList 类使用双向链表来存储元素。双向链表的节点还包含一个“prev”链接字段，该字段指向序列中的前一个节点。这允许向前和向后遍历：

有关 LinkedList 类的更多信息

LinkedList类与ArrayList共享许多功能。例如，两者都是Collection框架的一部分，并且驻留在java.util包中。然而，作为LinkedList数据结构的实现，元素并不存储在连续的位置，并且每个元素都是包含数据和地址组件的单独对象。LinkedList的另一个区别因素是它的元素称为节点。

如果程序员需要对元素/节点进行大量插入和删除，则 LinkedList比数组或ArrayList更好。缺点是无法直接访问节点；相反，Java 需要从头部开始，沿着链接到达我们希望访问的节点。这使得访问特定节点成为一个耗时的过程。

以下是需要记住的有关 Java LinkedList的一些更重要的功能：

LinkedList类可以包含重复的元素。
LinkedList类维护插入顺序。
LinkedList类是非同步的。
如上所述，由于不需要进行换档，因此操作速度很快。
LinkedList类可以用作列表、堆栈或队列，因为

LinkedList类实现了List和Deque接口。完整的类声明显示了为什么这是可能的：
```
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable
```

如何在 Java 中创建链表

在 Java 中创建链表有两种主要方法。第一种是使用无参构造函数：

LinkedList<Type> linkedList = new LinkedList<>();

这将创建一个空的LinkedList，然后开发人员可以将节点添加到其中：

import java.util.LinkedList;

public class Main
{
  public static void main(String[] args) {
  
    LinkedList<String> linkedNodes = new LinkedList<String>();
    
    for (int i=1; i<=5; i++) {
      linkedNodes.add("node"+i);
    }
    // 在指定索引处添加新项
    linkedNodes.add(1, "another node1");
    System.out.println(linkedNodes);
  }
}

另一种选择是使用接受 Collection 的构造函数：

LinkedList<Type> linkedList = new LinkedList<>();

下面是一个示例 Java 程序，它创建一个字符串数组，然后将其转换为List。由于Lists实现了Collections接口，我们可以将其传递给LinkedList构造函数：

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Main {

  // 主驱动器方法
  public static void main(String[] args)
  {
    // 创建字符串数组
    String[] nodes = { "node1", "node2", "node3", "node4", "node5" };
    
    // 将数组转换为列表
    List<String> nodesList = Arrays.asList(nodes);
    
    // 创建LinkedList并在LinkedList构造函数中传递List
    LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>(nodesList);
    
    // 在LinkedList构造函数中传递List
    System.out.println(linkedList); //[node1, node2, node3, node4, node5]
  }
}

在 Java 中使用 LinkedList 的项目

LinkedList提供了几种允许程序员对LinkedList进行操作的方法，例如：

添加元素 – add(item)和add(index, item)
访问元素 – get(index)
更改元素 – set(index, item)
删除元素 – remove(index)

下面是一些 Java 示例，演示了上述所有LinkedList方法的使用：

import java.util.LinkedList;

public class Main
{
  public static void main(String[] args) {
    LinkedList<String> guitars = new LinkedList<>();
    
    guitars.add("Fender");
    guitars.add("Gibson");
    guitars.add("Jackson");
    System.out.println(guitars);
    
    // 在第二个位置插入新项目
    guitars.add(1, "Washburn");
    System.out.println(guitars);
    
    // 将Jackson改为Charvel
    guitars.set(3, "Charvel");
    System.out.println(guitars);
    
    // 删除第一个元素
    guitars.remove(0);
    System.out.println(guitars);
  }
}

程序输出如下所示：

Java 链表

将 LinkedList 视为 Deque 和/或 Queue

由于LinkedList类还实现了Queue和Deque接口，因此我们可以调用两者的方法。以下是一些常用的方法：

addFirst() – 将指定元素添加到链表的开头
addLast() – 将指定元素添加到链表末尾
getFirst() – 返回第一个元素
getLast() – 返回最后一个元素
removeFirst() – 删除第一个元素
removeLast() – 删除最后一个元素
peek() – 返回链表的第一个元素（头）
poll() – 返回并删除链表中的第一个元素
Offer() – 在链表末尾添加指定元素

如果您只对特定于一个接口（即List、Queue或Deque ）的方法感兴趣，那么您始终可以将LinkedList实例化为该接口！例如：

// 使用List创建链表
List<String> list = new LinkedList<>();

// 使用Queue创建链表
Queue<String> 队列 = new LinkedList<>();

// 使用 Deque 创建链表
Deque<String> deque = new LinkedList<>();

请记住，将LinkedList实例化为特定接口会限制对该接口提供的方法的访问。因此，在上面的示例中，Queue不能使用Deque或List接口中的方法。

在下面的程序中，LinkList充当Queue，那么为什么不将其实例化为一个Queue 呢？

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Main
{
  public static void main(String[] args) {

    Queue<String> queue = new LinkedList<>();

    for (int i=1; i<=5; i++) {
      queue.add("node"+i);
    }
    
    System.out.println(queue);

    // 访问第一个元素
    String str1 = queue.peek();
    System.out.println("Accessed Element: " + str1);

    // 访问并移除第一个元素
    String str2 = queue.poll();
    System.out.println("Removed Element: " + str2);
    System.out.println("LinkedList after poll(): " + queue);

    // 在末尾添加元素
    queue.offer("node6");
    System.out.println("LinkedList after offer(): " + queue);
  }
}