java中LinkedList怎么用

发布时间：2021-11-24 17:34:44 作者：小新
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Java中LinkedList怎么用

在Java编程中，LinkedList 是一种常用的数据结构，它是 List 接口的一个实现类，同时也实现了 Deque 接口。LinkedList 基于双向链表实现，因此在插入和删除操作上具有较高的效率，但在随机访问元素时性能较差。本文将详细介绍 LinkedList 的使用方法，包括其基本操作、常用方法以及一些实际应用场景。

1. LinkedList的基本概念

LinkedList 是Java集合框架中的一部分，位于 java.util 包中。与 ArrayList 不同，LinkedList 使用双向链表来存储元素，这意味着每个元素都包含对其前一个和后一个元素的引用。这种结构使得 LinkedList 在插入和删除操作时具有较高的效率，但在随机访问元素时性能较差。

1.1 LinkedList的特点

动态大小：LinkedList 的大小可以动态调整，不需要预先指定容量。
插入和删除效率高：由于 LinkedList 是基于链表实现的，插入和删除操作的时间复杂度为 O(1)。
随机访问效率低：由于 LinkedList 是基于链表实现的，随机访问元素的时间复杂度为 O(n)。
支持双向遍历：LinkedList 实现了 Deque 接口，因此支持从头部和尾部进行遍历。

1.2 LinkedList的继承关系

LinkedList 类继承自 AbstractSequentialList，并实现了 List、Deque、Cloneable 和 Serializable 接口。其继承关系如下：

java.lang.Object
    java.util.AbstractCollection<E>
        java.util.AbstractList<E>
            java.util.AbstractSequentialList<E>
                java.util.LinkedList<E>

2. LinkedList的创建与初始化

在使用 LinkedList 之前，首先需要创建并初始化一个 LinkedList 对象。以下是几种常见的创建方式：

2.1 使用无参构造函数

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

这种方式创建的 LinkedList 是一个空列表，可以在后续操作中添加元素。

2.2 使用集合初始化

List<String> initialList = Arrays.asList("A", "B", "C");
LinkedList<String> list = new LinkedList<>(initialList);

这种方式通过一个已有的集合来初始化 LinkedList，初始时 LinkedList 中包含集合中的所有元素。

2.3 使用数组初始化

String[] array = {"A", "B", "C"};
LinkedList<String> list = new LinkedList<>(Arrays.asList(array));

这种方式通过数组来初始化 LinkedList，初始时 LinkedList 中包含数组中的所有元素。

3. LinkedList的常用操作

LinkedList 提供了丰富的方法来操作列表中的元素。以下是一些常用的操作方法：

3.1 添加元素

3.1.1 在列表末尾添加元素

list.add("D");

3.1.2 在指定位置插入元素

list.add(1, "E");

3.1.3 在列表头部添加元素

list.addFirst("F");

3.1.4 在列表尾部添加元素

list.addLast("G");

3.2 删除元素

3.2.1 删除指定位置的元素

list.remove(1);

3.2.2 删除指定元素

list.remove("D");

3.2.3 删除列表头部元素

list.removeFirst();

3.2.4 删除列表尾部元素

list.removeLast();

3.3 获取元素

3.3.1 获取指定位置的元素

String element = list.get(1);

3.3.2 获取列表头部元素

String firstElement = list.getFirst();

3.3.3 获取列表尾部元素

String lastElement = list.getLast();

3.4 修改元素

list.set(1, "H");

3.5 遍历元素

3.5.1 使用for循环遍历

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}

3.5.2 使用增强for循环遍历

for (String element : list) {
    System.out.println(element);
}

3.5.3 使用迭代器遍历

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

3.6 其他常用方法

3.6.1 获取列表大小

int size = list.size();

3.6.2 判断列表是否为空

boolean isEmpty = list.isEmpty();

3.6.3 清空列表

list.clear();

3.6.4 判断列表是否包含指定元素

boolean contains = list.contains("A");

4. LinkedList的实际应用场景

LinkedList 由于其独特的结构，在某些场景下具有明显的优势。以下是一些常见的应用场景：

4.1 实现栈和队列

由于 LinkedList 实现了 Deque 接口，因此可以很方便地用来实现栈和队列。

4.1.1 实现栈

LinkedList<String> stack = new LinkedList<>();
stack.push("A"); // 入栈
stack.push("B");
String topElement = stack.pop(); // 出栈

4.1.2 实现队列

LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("A"); // 入队
queue.offer("B");
String headElement = queue.poll(); // 出队

4.2 频繁插入和删除操作

在需要频繁进行插入和删除操作的场景下，LinkedList 的性能优于 ArrayList。例如，在实现一个任务调度系统时，任务的添加和移除操作非常频繁，使用 LinkedList 可以提高效率。

4.3 实现双向链表

LinkedList 本身就是一个双向链表，因此在需要实现双向链表的场景下，可以直接使用 LinkedList。例如，在实现一个LRU缓存淘汰算法时，可以使用 LinkedList 来维护缓存项的访问顺序。

5. LinkedList的注意事项

虽然 LinkedList 在某些场景下具有优势，但在使用时也需要注意以下几点：

5.1 随机访问性能较差

由于 LinkedList 是基于链表实现的，随机访问元素的时间复杂度为 O(n)，因此在需要频繁随机访问元素的场景下，ArrayList 是更好的选择。

5.2 内存占用较高

LinkedList 的每个元素都需要额外的空间来存储前驱和后继节点的引用，因此在存储大量元素时，LinkedList 的内存占用会比 ArrayList 高。

5.3 线程不安全

LinkedList 不是线程安全的，如果在多线程环境下使用 LinkedList，需要手动进行同步处理，或者使用 Collections.synchronizedList 方法来创建一个线程安全的 LinkedList。

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>());

6. 总结

LinkedList 是Java集合框架中一个重要的数据结构，适用于需要频繁插入和删除操作的场景。通过本文的介绍，你应该已经掌握了 LinkedList 的基本使用方法、常用操作以及一些实际应用场景。在实际开发中，根据具体需求选择合适的数据结构是提高程序性能的关键。希望本文能帮助你更好地理解和使用 LinkedList。