Java链表使用解读

Java链表使用

链表(Linked List)是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两部分：一部分为用于储存数据元素，另部分是一种引用(指针),指向下一个节点。

这种结构允许动态地添加和删除元素，而不需要像数组那种大规模的数据移动。

java链表的定义

在java中，链表可以通过自定义来实现，也可以直接使用java.util.LinkedList 类。

LinkedList实现了接口，并且提供了双向链接的功能，即每个节点不仅由指向下一个节点的引用，哈有指向前一个节点的引用。

这意味着LinkedList不仅可以作为列表使用，还可以作为栈或队列使用，因为它是基于双向链表现实的。

每个节点通常包含两个字段：

• data：用于存储实际的数据。
• next：用于存储向下一个节点的引用；如果是双向链表，则还有一个prev字段用于存储指向前一个节点的引用。

实例

在自定义单项链表是，可以这样定义节点类：

class Node<E> {
    private E elem; // 数据域
    private Node<E> next; // 指针域

    public Node(E element, Node<E> next) {
        this.elem = element;
        this.next = next;
    }

    // Getter 和 Setter 方法...
}

对于LinkedList类而言，内部由一个静态内部类Node，用来表示链表中的节点。此外，LinkedList还维护着几个重要的成员变量，例如size（记录链表大小）、first（指向第一个节点）和last（指向最后一个节点）。这些变量是的可以在O(1)时间内完成对链表头部或尾部的操作。

Java链表的应用

由于链表具有灵活的内存管理和高效的插入\删除操作特性,因此适用于多种引用场景：

1. 频繁插入和删除：当应用程序需要频繁地在集合中插入或删除元素是，使用LinkedList会比ArrayList更有效率。这是因为LinkedList不需要像ArrayList那样在插入或删除时调整其他元素的位置，从而避免了额外的时间开销。
2. 作为栈或队列使用:LinkedList实现了Deque接口，所以它可以很方便地用作栈（通过addFirst()、removeFirst()等方法）或者队列（通过addList()、removeFirst()等方法）。
3. 缓存系统：某些缓存算法（例如LRU,Least Recentiy Used）可能需要用到LinkedList来维护元素的顺序。如，可以结合HashMap和LinkedList实现一个简单的LRu缓存。
4. 多线程环境下的队列：尽管LinkedList本身不是线程安全的，但在多线程环境中，可以通过适当的同步机制将其用作线程安全的队列。
5. 文件系统的实现：链表的概念也被应用与文件系统的设计中，比如FAT32、NTFS等格式的选择实际上就是在选择不同类型的链表空间规模及格式。
6. 高级数据结构：除了上述应用外，java链表还可以用于构建更加复杂的结构，如双端队列（Deque）、循环链表（Circular Linked List）、跳表（Skip List）等。
7. 链表合并：在排序算法中，如归并排序、合并两个有序链表也是常见的操作之一。
8. 返回倒数第K个节点:利用前后指针法可以高效地找到链表中的倒数第K个节点。

常用方法

上述列来自于菜鸟教程，下方为更多API方法

LinkedList (Java SE 11 & JDK 11 )

链表应用定义总结

Java中的链表不仅是一个基础的数据结构，而且因其灵活性和效率，在许多不同的编程场景中都有着广泛的应用。

无论是作为简单的容器还是构建更为复杂的数据结构的基础组件，链表都扮演着不可或缺的角色。

链表应用实例

创建链表

首先，我们可以创建一个空的LinkedList实例：

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个新的空LinkedList
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
    }
}

这段代码展示了如何导入java.util.LinkedList包，并创建了一个存储字符串类型的LinkedList对象。

添加元素

接下来，我们可以在链表中添加元素。可以使用add()方法向链表末尾添加元素，或者使用addFirst()、addLast()分别向链表头部或尾部插入元素。

// 向链表末尾添加元素
list.add("Apple");
list.add("Banana");

// 向链表头部添加元素
list.addFirst("Orange");

// 向链表尾部添加元素
list.addLast("Grape");

这里展示了如何使用不同的方法向链表中添加元素。值得注意的是，addFirst()和addLast()提供了更明确的操作意图，而不仅仅是默认地添加到链表末尾。

访问元素

访问链表中的元素可以通过索引进行，也可以遍历整个链表。对于前者，可以使用get()方法；对于后者，则可以使用增强型for循环或迭代器。

// 通过索引访问元素
String element = list.get(1); // 获取第二个元素

// 使用增强型for循环遍历链表
for (String fruit : list) {
    System.out.println(fruit);
}

// 使用迭代器遍历链表
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

这里介绍了两种常见的遍历方式：一种是直接通过索引获取特定位置的元素，另一种则是利用迭代器逐一访问每个元素。

删除元素

删除链表中的元素同样支持多种方式，包括根据索引删除、根据值删除以及移除链表头尾的元素。

// 根据索引删除元素
list.remove(0); // 移除第一个元素

// 根据值删除元素
list.remove("Banana"); // 移除值为"Banana"的第一个匹配项

// 移除链表头部元素
list.removeFirst();

// 移除链表尾部元素
list.removeLast();

插入元素

除了简单的添加和删除外，还可以在链表的任意位置插入新元素。这通常涉及到先找到目标位置，然后将新元素插入到该位置之前或之后。

// 在指定位置插入元素
list.add(1, "Peach"); // 在索引1处插入"Peach"

查找元素

如果想要检查某个元素是否存在於链表中，可以使用contains()方法。

boolean exists = list.contains("Apple");
if (exists) {
    System.out.println("The list contains Apple.");
} else {
    System.out.println("The list does not contain Apple.");
}

这段代码用来验证链表中是否包含特定元素，并输出相应的消息。

这些例子涵盖了Java中LinkedList的基本用法，包括创建、添加、访问、删除、插入以及查找元素。

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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