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LinkedList y lista enlazada

2024-07-12

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1. Defectos de ArrayList

Al insertar o eliminar elementos en cualquier posición de ArrayList, es necesario mover todos los elementos posteriores hacia adelante o hacia atrás. La complejidad del tiempo es O (n) y la eficiencia es relativamente baja. Por lo tanto, ArrayList no es adecuado para insertar y eliminar. en cualquier posición. Por lo tanto: LinkedList, la estructura de lista vinculada, se introduce en las colecciones de Java.

2. Lista enlazada

2.1 Concepto y estructura de lista enlazada

Una lista vinculada es una estructura de almacenamiento físicamente no continua, y el orden lógico de los elementos de datos se logra a través del orden de los enlaces de referencia en la lista vinculada.

2.2 Implementación de lista vinculada

1. Método de inserción de encabezado addFirst ()

  1. public void addFirst(int data) {
  2.         ListNode node = new ListNode(data);
  3.         node.next = head;
  4.         head = node;
  5.     }

2. Método de inserción de cola addLast()

  1. public void addList(int data) {
  2.         ListNode node = new ListNode(data);
  3.         if (head == null) {
  4.             head = node;
  5.         }
  6.         ListNode cur = head;
  7.         while (cur.next != null) {
  8.             cur = cur.next;
  9.         }
  10.         cur.next = node;
  11.     }

3.addIndex()

  1. public void addIndex(int index, int data) {
  2.         int len = size();
  3.         // 不合法
  4.         if (index < 0 || index > len) {
  5.             System.out.println("index不合法");
  6.             return;
  7.         }
  8.         // 空链表
  9.         if (index == 0) {
  10.             addFirst(data);
  11.             return;
  12.         }
  13.         // 尾部插入
  14.         if (index == len) {
  15.             addLast(data);
  16.             return;
  17.         }
  18.  
  19.         //中间位置插入
  20.         ListNode cur = head;
  21.         while (index - 1 != 0) {
  22.             cur = cur.next;
  23.             index--;
  24.         }
  25.         ListNode node = new ListNode(data);
  26.         node.next = cur.next;
  27.         cur.next = node;
  28.     }

4. contiene()

  1. public boolean contains(int key) {
  2.         ListNode cur = head;
  3.         while (cur != null) {
  4.             if (cur.val == key) {
  5.                 return true;
  6.             }
  7.             cur = cur.next;
  8.         }
  9.         return false;
  10.     }

5.eliminar()

  1. public void remove(int key) {
  2.         if (head == null) {
  3.             return;
  4.         }
  5.         if (head.val == key) {
  6.             head = head.next;
  7.         }
  8.  
  9.         ListNode cur = findNodeOfKey(key);
  10.         if (cur == null) {
  11.             return;
  12.         }
  13.         ListNode del = cur.next;
  14.         cur.next = del.next;
  15.     }
  16.  
  17.     private ListNode findNodeOfKey(int key) {
  18.         ListNode cur = head;
  19.         while (cur.next != null) {
  20.             if (cur.next.val == key) {
  21.                 return cur;
  22.             }
  23.             cur = cur.next;
  24.         }
  25.         return null;
  26.     }

6. eliminar todas las claves()

  1. public void removeAllKey(int key) {
  2.         ListNode cur = head.next;
  3.         ListNode prev = head;
  4.         while (cur != null) {
  5.             if (cur.val == key) {
  6.                 prev.next = cur.next;
  7.             } else {
  8.                 prev = cur;
  9.             }
  10.             cur = cur.next;
  11.         }
  12.         if (head.val == key) {
  13.             head = head.next;
  14.         }
  15.     }

7.borrar()

  1.  public void clear() {
  2.         ListNode cur = head;
  3.         while (cur != null) {
  4.             ListNode curNext = cur.next;
  5.             cur.next = null;
  6.             cur = curNext;
  7.         }
  8.         head = null;
  9.     }

8.tamaño()

  1. public int size() {
  2.         int count = 0;
  3.         ListNode cur = head;
  4.         while (cur != null) {
  5.             count++;
  6.             cur = cur.next;
  7.         }
  8.         return count;
  9.     }

9.mostrar()

  1. public void display() {
  2.         ListNode cur = head;
  3.         while (cur != null) {
  4.             System.out.print(cur.val + " ");
  5.             cur = cur.next;
  6.         }
  7.     }

3.Implementación de simulación de LinkedList

  1. / 2、无头双向链表实现
  2. public class MyLinkedList {
  3. //头插法
  4. public void addFirst(int data){ }
  5. //尾插法
  6. public void addLast(int data){}
  7. //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
  8. public void addIndex(int index,int data){}
  9. //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
  10. public boolean contains(int key){}
  11. //删除第一次出现关键字为key的节点
  12. public void remove(int key){}
  13. //删除所有值为key的节点
  14. public void removeAllKey(int key){}
  15. //得到单链表的长度
  16. public int size(){}
  17. public void display(){}
  18. public void clear(){}
  19. }
  1. package DounlyLinkedList;
  2.  
  3. import java.util.LinkedList;
  4. import java.util.List;
  5.  
  6. public class MyDoublyLinkedList implements IList {
  7.  
  8.     static class ListNode {
  9.         public int val;
  10.         public ListNode next;
  11.         public ListNode prev;
  12.  
  13.         public ListNode(int val) {
  14.             this.val = val;
  15.         }
  16.     }
  17.  
  18.     public ListNode head;
  19.     public ListNode last;
  20.  
  21.  
  22.     @Override
  23.     public void addFist(int data) {
  24.         ListNode node = new ListNode(data);
  25.         if (head == null) {
  26.             head = node;
  27.             last = node;
  28.         } else
  29.             node.next = head;
  30.         head.prev = node;
  31.         head = node;
  32.     }
  33.  
  34.     @Override
  35.     public void addLast(int data) {
  36.         ListNode node = new ListNode(data);
  37.         if (head == null) {
  38.             head = node;
  39.             last = node;
  40.         }
  41.         last.next = node;
  42.         node.prev = last;
  43.         last = node;
  44.     }
  45.  
  46.     @Override
  47.     public void addIndex(int index, int data) {
  48.         int len = size();
  49.         if (index < 0 || index > len) {
  50.             System.out.println("index 不合法！");
  51.         }
  52.  
  53.         if (index == 0) {
  54.             addFist(data);
  55.             return;
  56.         }
  57.  
  58.         if (index == len) {
  59.             addLast(data);
  60.             return;
  61.         }
  62.         ListNode cur = findIndex(index);
  63.         ListNode node = new ListNode(data);
  64.         node.next = cur;
  65.         cur.prev.next = node;
  66.         node.prev = cur.prev;
  67.         cur.prev = node;
  68.     }
  69.  
  70.     private ListNode findIndex(int index) {
  71.         ListNode cur = head;
  72.         while (index != 0) {
  73.             cur = cur.next;
  74.             index--;
  75.         }
  76.         return cur;
  77.     }
  78.  
  79.  
  80.     @Override
  81.     public boolean contains(int key) {
  82.         ListNode cur = head;
  83.         int count = 0;
  84.         while (cur != null) {
  85.             if (cur.val == key) {
  86.                 return true;
  87.             }
  88.             cur = cur.next;
  89.         }
  90.         return false;
  91.     }
  92.  
  93.     @Override
  94.     public void remove(int key) {
  95.         ListNode cur = head;
  96.         while (cur != null) {
  97.             if (cur.val == key) {
  98.                 if (cur == head) {
  99.                     head = head.next;
  100.                     if (head != null) {
  101.                         head.prev = null;
  102.                     }
  103.                     head.prev = null;
  104.                 } else {
  105.                     cur.prev.next = cur.next;
  106.                     if (cur.next == null) {
  107.                         last = last.prev;
  108.                     } else {
  109.                         cur.next.next = cur.prev;
  110.                     }
  111.                 }
  112.                 return;
  113.             }
  114.             cur = cur.next;
  115.  
  116.         }
  117.     }
  118.  
  119.     @Override
  120.     public void removeAllKey(int key) {
  121.         ListNode cur = head;
  122.         while (cur != null) {
  123.             if (cur.val == key) {
  124.                 if (cur == head) {
  125.                     head = head.next;
  126.                     if (head != null) {
  127.                         head.prev = null;
  128.                     }
  129.                     head.prev = null;
  130.                 } else {
  131.                     cur.prev.next = cur.next;
  132.                     if (cur.next == null) {
  133.                         last = last.prev;
  134.                     } else {
  135.                         cur.next.next = cur.prev;
  136.                     }
  137.                 }
  138.             }
  139.             cur = cur.next;
  140.         }
  141.     }
  142.  
  143.     @Override
  144.     public int size() {
  145.         ListNode cur = head;
  146.         int count = 0;
  147.         while (cur != null) {
  148.             count++;
  149.             cur = cur.next;
  150.         }
  151.         return count;
  152.     }
  153.  
  154.     @Override
  155.     public void clear() {
  156.         ListNode cur = head;
  157.         while (cur != null) {
  158.             ListNode curNext = cur.next;
  159.             cur.next = null;
  160.             cur.prev = null;
  161.             cur = curNext;
  162.         }
  163.         head = null;
  164.         last = null;
  165.     }
  166.  
  167.     @Override
  168.     public void dispaly() {
  169.         ListNode cur = head;
  170.         while (cur != null) {
  171.             System.out.print(cur.val + " ");
  172.             cur = cur.next;
  173.         }
  174.         System.out.println();
  175.     }
  176. }
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  1. package DounlyLinkedList;
  2.  
  3. public interface IList {
  4.     void addFist(int data);
  5.  
  6.     void addLast(int data);
  7.  
  8.     void addIndex(int index, int data);
  9.  
  10.     boolean contains(int key);
  11.  
  12.     void remove(int key);
  13.  
  14.     void removeAllKey(int key);
  15.  
  16.     int size();
  17.  
  18.     void clear();
  19.  
  20.     void dispaly();
  21. }

4.Uso de LinkedList

4.1 ¿Qué es LinkedLis?

【ilustrar】

1. LinkedList implementa la interfaz List

2. La capa subyacente de LinkedList utiliza una lista doblemente enlazada.

3. LinkedList no implementa la interfaz RandomAccess, por lo que LinkedList no admite el acceso aleatorio.

4. Insertar y eliminar elementos en cualquier posición en LinkedList es relativamente eficiente y la complejidad del tiempo es O (1)

5. LinkedList es más adecuado para escenarios de inserción en cualquier ubicación.

4.2 Uso de lista enlazada

1. Construcción de LinkedList

métodoexplicar
Lista enlazada()Construcción sin argumentos
ListaEnlazadaPública(Colección)Construya una lista usando elementos de otros contenedores de colección
  1. import java.util.LinkedList;
  2. import java.util.List;
  3.  
  4. public class Test {
  5.     public static void main(String[] args) {
  6.         List<Integer> list1 = new LinkedList<>();
  7.         List<String> list2 = new java.util.ArrayList<>();
  8.  
  9.         list2.add("javaSE");
  10.         list2.add("javaWeb");
  11.         list2.add("javaEE");
  12.  
  13.         List<String> list3 = new LinkedList<>(list2);
  14.         
  15.     }
  16. }
  17.  
  18.

2. Introducción a otros métodos comunes de LinkedList

métodoexplicar
suma booleana (E e)enchufe de cola e
void add(int índice, elemento E)Inserte e en la posición del índice
booleano addAll(Colección c)Insertar elementos en c al final.
E eliminar(int índice)Eliminar el elemento de posición del índice
booleano remove(Objeto o)Eliminar el primer o encontrado
E obtener(int índice)Obtener el elemento de posición del índice de subíndice
E conjunto(int índice, E elemento)Establezca el elemento de posición del índice de subíndice en elemento
vacío claro()Claro
booleano contiene(Objeto o)Determinar si o está en la tabla lineal.
int indexOf(Objeto o)Devuelve el índice donde se encuentra la primera o.
int lastIndexOf(Objeto o)Devuelve el subíndice de la última o
Lista subLista(int desdeÍndice, int hastaÍndice)Interceptar parte de la lista.
  1. public static void main(String[] args) {
  2. LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
  3. list.add(1); // add(elem): 表示尾插
  4. list.add(2);
  5. list.add(3);
  6. list.add(4);
  7. list.add(5);
  8. list.add(6);
  9. list.add(7);
  10. System.out.println(list.size());
  11. System.out.println(list);
  12. // 在起始位置插入0
  13. list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elem
  14. System.out.println(list);
  15. list.remove(); // remove(): 删除第一个元素，内部调用的是removeFirst()
  16. list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素
  17. list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素
  18. list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素
  19. System.out.println(list);
  20. // contains(elem): 检测elem元素是否存在，如果存在返回true，否则返回false
  21. if(!list.contains(1)){
  22. list.add(0, 1);
  23. }
  24. list.add(1);
  25. System.out.println(list);
  26. System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置
  27. System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置
  28. int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素
  29. list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elem
  30. System.out.println(list);
  31. // subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
  32. List<Integer> copy = list.subList(0, 3); 
  33. System.out.println(list);
  34. System.out.println(copy);
  35. list.clear(); // 将list中元素清空
  36. System.out.println(list.size());
  37. }

3. Recorrido de LinkedList

  1. public static void main(String[] args) {
  2. LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
  3. list.add(1); // add(elem): 表示尾插
  4. list.add(2);
  5. list.add(3);
  6. list.add(4);
  7. list.add(5);
  8. list.add(6);
  9. list.add(7);
  10. System.out.println(list.size());
  11. // foreach遍历
  12. for (int e:list) {
  13. System.out.print(e + " ");
  14. }
  15. System.out.println();
  16. // 使用迭代器遍历---正向遍历
  17. ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
  18. while(it.hasNext()){
  19. System.out.print(it.next()+ " ");
  20. }
  21. System.out.println();
  22. // 使用反向迭代器---反向遍历
  23. ListIterator<Integer> rit = list.listIterator(list.size());
  24. while (rit.hasPrevious()){
  25. System.out.print(rit.previous() +" ");
  26. }
  27. System.out.println();
  28. }

5.La diferencia entre ArrayList y LinkedList

diferenciaLista de arregloLista enlazada
En espacio de almacenamientodebe ser físicamente continuoLógicamente continuo, no necesariamente físicamente continuo
acceso aleatorioSoporte O(1)No compatible: O(N)
tapón de cabezaNecesidad de mover elementos, baja eficiencia O(N)Simplemente modifique el puntero de la referencia, la complejidad del tiempo es O (1)
insertarCuando el espacio es insuficiente, se requiere expansiónSin concepto de capacidad
Escenarios de aplicaciónAlmacenamiento eficiente de elementos + acceso frecuenteInserción y eliminación frecuentes en cualquier ubicación

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Se ha dedicado a la investigación de tecnología durante más de 30 años y domina varios lenguajes como java, linux, javascript, php, css, etc. Ha realizado muchas contribuciones en el campo del código abierto. Estación de documentación para desarrolladores para compartir algunos problemas en el desarrollo de tecnología para referencia futura.

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