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<!-- MarkdownTOC -->
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- [简介](#简介)
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- [内部结构分析](#内部结构分析)
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- [LinkedList源码分析](#linkedlist源码分析)
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- [构造方法](#构造方法)
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- [添加（add）方法](#add方法)
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- [根据位置取数据的方法](#根据位置取数据的方法)
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- [根据对象得到索引的方法](#根据对象得到索引的方法)
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- [检查链表是否包含某对象的方法：](#检查链表是否包含某对象的方法：)
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- [删除（remove/pop）方法](#删除方法)
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- [LinkedList类常用方法测试：](#linkedlist类常用方法测试)
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<!-- /MarkdownTOC -->
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## <font face="楷体" id="1">简介</font>
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<font color="red">LinkedList</font>是一个实现了<font color="red">List接口</font>和<font color="red">Deque接口</font>的<font color="red">双端链表</font>。
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LinkedList底层的链表结构使它<font color="red">支持高效的插入和删除操作</font>，另外它实现了Deque接口，使得LinkedList类也具有队列的特性;
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LinkedList<font color="red">不是线程安全的</font>，如果想使LinkedList变成线程安全的，可以调用静态类<font color="red">Collections类</font>中的<font color="red">synchronizedList</font>方法：
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```java
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List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
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```
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## <font face="楷体" id="2">内部结构分析</font>
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**如下图所示：**
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看完了图之后，我们再看LinkedList类中的一个<font color="red">**内部私有类Node**</font>就很好理解了：
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```java
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private static class Node<E> {
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E item;//节点值
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Node<E> next;//后继节点
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Node<E> prev;//前驱节点
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Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
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this.item = element;
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this.next = next;
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this.prev = prev;
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}
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}
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```
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这个类就代表双端链表的节点Node。这个类有三个属性，分别是前驱节点，本节点的值，后继结点。
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## <font face="楷体" id="3">LinkedList源码分析</font>
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### <font face="楷体" id="3.1">构造方法</font>
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**空构造方法：**
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```java
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public LinkedList() {
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}
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```
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**用已有的集合创建链表的构造方法：**
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```java
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public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
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this();
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addAll(c);
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||
}
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||
```
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### <font face="楷体" id="3.2">add方法</font>
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||
**add(E e)** 方法：将元素添加到链表尾部
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```java
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public boolean add(E e) {
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||
linkLast(e);//这里就只调用了这一个方法
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return true;
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||
}
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||
```
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||
```java
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/**
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* 链接使e作为最后一个元素。
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||
*/
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void linkLast(E e) {
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final Node<E> l = last;
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final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
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last = newNode;//新建节点
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if (l == null)
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first = newNode;
|
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else
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l.next = newNode;//指向后继元素也就是指向下一个元素
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size++;
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modCount++;
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}
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```
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**add(int index,E e)**：在指定位置添加元素
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```java
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public void add(int index, E element) {
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checkPositionIndex(index); //检查索引是否处于[0-size]之间
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if (index == size)//添加在链表尾部
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linkLast(element);
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else//添加在链表中间
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linkBefore(element, node(index));
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||
}
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```
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<font color="red">linkBefore方法</font>需要给定两个参数，一个<font color="red">插入节点的值</font>，一个<font color="red">指定的node</font>，所以我们又调用了<font color="red">Node(index)去找到index对应的node</font>
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**addAll(Collection c )：将集合插入到链表尾部**
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```java
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public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
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||
return addAll(size, c);
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||
}
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||
```
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||
**addAll(int index, Collection c)：** 将集合从指定位置开始插入
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```java
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public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
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||
//1:检查index范围是否在size之内
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checkPositionIndex(index);
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//2:toArray()方法把集合的数据存到对象数组中
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Object[] a = c.toArray();
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int numNew = a.length;
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if (numNew == 0)
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return false;
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||
//3：得到插入位置的前驱节点和后继节点
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Node<E> pred, succ;
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//如果插入位置为尾部，前驱节点为last，后继节点为null
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if (index == size) {
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succ = null;
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pred = last;
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}
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||
//否则，调用node()方法得到后继节点，再得到前驱节点
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else {
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succ = node(index);
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||
pred = succ.prev;
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||
}
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// 4：遍历数据将数据插入
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for (Object o : a) {
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||
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
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//创建新节点
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Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
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||
//如果插入位置在链表头部
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if (pred == null)
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||
first = newNode;
|
||
else
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pred.next = newNode;
|
||
pred = newNode;
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||
}
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||
//如果插入位置在尾部，重置last节点
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||
if (succ == null) {
|
||
last = pred;
|
||
}
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||
//否则，将插入的链表与先前链表连接起来
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||
else {
|
||
pred.next = succ;
|
||
succ.prev = pred;
|
||
}
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||
size += numNew;
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||
modCount++;
|
||
return true;
|
||
}
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```
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上面可以看出addAll方法通常包括下面四个步骤：
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1. 检查index范围是否在size之内
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||
2. toArray()方法把集合的数据存到对象数组中
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3. 得到插入位置的前驱和后继节点
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4. 遍历数据，将数据插入到指定位置
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||
**addFirst(E e)：** 将元素添加到链表头部
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```java
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public void addFirst(E e) {
|
||
linkFirst(e);
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||
}
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||
```
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```java
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private void linkFirst(E e) {
|
||
final Node<E> f = first;
|
||
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建节点，以头节点为后继节点
|
||
first = newNode;
|
||
//如果链表为空，last节点也指向该节点
|
||
if (f == null)
|
||
last = newNode;
|
||
//否则，将头节点的前驱指针指向新节点，也就是指向前一个元素
|
||
else
|
||
f.prev = newNode;
|
||
size++;
|
||
modCount++;
|
||
}
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||
```
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**addLast(E e)：** 将元素添加到链表尾部，与 **add(E e)** 方法一样
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||
```java
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public void addLast(E e) {
|
||
linkLast(e);
|
||
}
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||
```
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||
### <font face="楷体" id="3.3">根据位置取数据的方法</font>
|
||
**get(int index)：** 根据指定索引返回数据
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```java
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public E get(int index) {
|
||
//检查index范围是否在size之内
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||
checkElementIndex(index);
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||
//调用Node(index)去找到index对应的node然后返回它的值
|
||
return node(index).item;
|
||
}
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||
```
|
||
**获取头节点（index=0）数据方法:**
|
||
```java
|
||
public E getFirst() {
|
||
final Node<E> f = first;
|
||
if (f == null)
|
||
throw new NoSuchElementException();
|
||
return f.item;
|
||
}
|
||
public E element() {
|
||
return getFirst();
|
||
}
|
||
public E peek() {
|
||
final Node<E> f = first;
|
||
return (f == null) ? null : f.item;
|
||
}
|
||
|
||
public E peekFirst() {
|
||
final Node<E> f = first;
|
||
return (f == null) ? null : f.item;
|
||
}
|
||
```
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||
**区别：**
|
||
getFirst(),element(),peek(),peekFirst()
|
||
这四个获取头结点方法的区别在于对链表为空时的处理，是抛出异常还是返回null，其中**getFirst()** 和**element()** 方法将会在链表为空时，抛出异常
|
||
|
||
element()方法的内部就是使用getFirst()实现的。它们会在链表为空时，抛出NoSuchElementException
|
||
**获取尾节点（index=-1）数据方法:**
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||
```java
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||
public E getLast() {
|
||
final Node<E> l = last;
|
||
if (l == null)
|
||
throw new NoSuchElementException();
|
||
return l.item;
|
||
}
|
||
public E peekLast() {
|
||
final Node<E> l = last;
|
||
return (l == null) ? null : l.item;
|
||
}
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||
```
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||
**两者区别：**
|
||
**getLast()** 方法在链表为空时，会抛出**NoSuchElementException**，而**peekLast()** 则不会，只是会返回 **null**。
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||
### <font face="楷体" id="3.4">根据对象得到索引的方法</font>
|
||
**int indexOf(Object o)：** 从头遍历找
|
||
```java
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||
public int indexOf(Object o) {
|
||
int index = 0;
|
||
if (o == null) {
|
||
//从头遍历
|
||
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
|
||
if (x.item == null)
|
||
return index;
|
||
index++;
|
||
}
|
||
} else {
|
||
//从头遍历
|
||
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
|
||
if (o.equals(x.item))
|
||
return index;
|
||
index++;
|
||
}
|
||
}
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
```
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||
**int lastIndexOf(Object o)：** 从尾遍历找
|
||
```java
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||
public int lastIndexOf(Object o) {
|
||
int index = size;
|
||
if (o == null) {
|
||
//从尾遍历
|
||
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
|
||
index--;
|
||
if (x.item == null)
|
||
return index;
|
||
}
|
||
} else {
|
||
//从尾遍历
|
||
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
|
||
index--;
|
||
if (o.equals(x.item))
|
||
return index;
|
||
}
|
||
}
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
```
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||
### <font face="楷体" id="3.5">检查链表是否包含某对象的方法：</font>
|
||
**contains(Object o)：** 检查对象o是否存在于链表中
|
||
```java
|
||
public boolean contains(Object o) {
|
||
return indexOf(o) != -1;
|
||
}
|
||
```
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||
### <font face="楷体" id="3.6">删除方法</font>
|
||
**remove()** ,**removeFirst(),pop():** 删除头节点
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||
```
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||
public E pop() {
|
||
return removeFirst();
|
||
}
|
||
public E remove() {
|
||
return removeFirst();
|
||
}
|
||
public E removeFirst() {
|
||
final Node<E> f = first;
|
||
if (f == null)
|
||
throw new NoSuchElementException();
|
||
return unlinkFirst(f);
|
||
}
|
||
```
|
||
**removeLast(),pollLast():** 删除尾节点
|
||
```java
|
||
public E removeLast() {
|
||
final Node<E> l = last;
|
||
if (l == null)
|
||
throw new NoSuchElementException();
|
||
return unlinkLast(l);
|
||
}
|
||
public E pollLast() {
|
||
final Node<E> l = last;
|
||
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
|
||
}
|
||
```
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||
**区别：** removeLast()在链表为空时将抛出NoSuchElementException，而pollLast()方法返回null。
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||
**remove(Object o):** 删除指定元素
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||
```java
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||
public boolean remove(Object o) {
|
||
//如果删除对象为null
|
||
if (o == null) {
|
||
//从头开始遍历
|
||
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
|
||
//找到元素
|
||
if (x.item == null) {
|
||
//从链表中移除找到的元素
|
||
unlink(x);
|
||
return true;
|
||
}
|
||
}
|
||
} else {
|
||
//从头开始遍历
|
||
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
|
||
//找到元素
|
||
if (o.equals(x.item)) {
|
||
//从链表中移除找到的元素
|
||
unlink(x);
|
||
return true;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
return false;
|
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}
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```
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当删除指定对象时，只需调用remove(Object o)即可，不过该方法一次只会删除一个匹配的对象，如果删除了匹配对象，返回true，否则false。
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unlink(Node<E> x) 方法：
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```java
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||
E unlink(Node<E> x) {
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||
// assert x != null;
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||
final E element = x.item;
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||
final Node<E> next = x.next;//得到后继节点
|
||
final Node<E> prev = x.prev;//得到前驱节点
|
||
|
||
//删除前驱指针
|
||
if (prev == null) {
|
||
first = next;//如果删除的节点是头节点,令头节点指向该节点的后继节点
|
||
} else {
|
||
prev.next = next;//将前驱节点的后继节点指向后继节点
|
||
x.prev = null;
|
||
}
|
||
|
||
//删除后继指针
|
||
if (next == null) {
|
||
last = prev;//如果删除的节点是尾节点,令尾节点指向该节点的前驱节点
|
||
} else {
|
||
next.prev = prev;
|
||
x.next = null;
|
||
}
|
||
|
||
x.item = null;
|
||
size--;
|
||
modCount++;
|
||
return element;
|
||
}
|
||
```
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||
**remove(int index)**：删除指定位置的元素
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||
```java
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||
public E remove(int index) {
|
||
//检查index范围
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||
checkElementIndex(index);
|
||
//将节点删除
|
||
return unlink(node(index));
|
||
}
|
||
```
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||
## <font face="楷体" id="4">LinkedList类常用方法测试</font>
|
||
|
||
```java
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||
package list;
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||
import java.util.Iterator;
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||
import java.util.LinkedList;
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public class LinkedListDemo {
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||
public static void main(String[] srgs) {
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||
//创建存放int类型的linkedList
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||
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
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||
/************************** linkedList的基本操作 ************************/
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||
linkedList.addFirst(0); // 添加元素到列表开头
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||
linkedList.add(1); // 在列表结尾添加元素
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||
linkedList.add(2, 2); // 在指定位置添加元素
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||
linkedList.addLast(3); // 添加元素到列表结尾
|
||
|
||
System.out.println("LinkedList（直接输出的）: " + linkedList);
|
||
|
||
System.out.println("getFirst()获得第一个元素: " + linkedList.getFirst()); // 返回此列表的第一个元素
|
||
System.out.println("getLast()获得第最后一个元素: " + linkedList.getLast()); // 返回此列表的最后一个元素
|
||
System.out.println("removeFirst()删除第一个元素并返回: " + linkedList.removeFirst()); // 移除并返回此列表的第一个元素
|
||
System.out.println("removeLast()删除最后一个元素并返回: " + linkedList.removeLast()); // 移除并返回此列表的最后一个元素
|
||
System.out.println("After remove:" + linkedList);
|
||
System.out.println("contains()方法判断列表是否包含1这个元素:" + linkedList.contains(1)); // 判断此列表包含指定元素，如果是，则返回true
|
||
System.out.println("该linkedList的大小 : " + linkedList.size()); // 返回此列表的元素个数
|
||
|
||
/************************** 位置访问操作 ************************/
|
||
System.out.println("-----------------------------------------");
|
||
linkedList.set(1, 3); // 将此列表中指定位置的元素替换为指定的元素
|
||
System.out.println("After set(1, 3):" + linkedList);
|
||
System.out.println("get(1)获得指定位置（这里为1）的元素: " + linkedList.get(1)); // 返回此列表中指定位置处的元素
|
||
|
||
/************************** Search操作 ************************/
|
||
System.out.println("-----------------------------------------");
|
||
linkedList.add(3);
|
||
System.out.println("indexOf(3): " + linkedList.indexOf(3)); // 返回此列表中首次出现的指定元素的索引
|
||
System.out.println("lastIndexOf(3): " + linkedList.lastIndexOf(3));// 返回此列表中最后出现的指定元素的索引
|
||
|
||
/************************** Queue操作 ************************/
|
||
System.out.println("-----------------------------------------");
|
||
System.out.println("peek(): " + linkedList.peek()); // 获取但不移除此列表的头
|
||
System.out.println("element(): " + linkedList.element()); // 获取但不移除此列表的头
|
||
linkedList.poll(); // 获取并移除此列表的头
|
||
System.out.println("After poll():" + linkedList);
|
||
linkedList.remove();
|
||
System.out.println("After remove():" + linkedList); // 获取并移除此列表的头
|
||
linkedList.offer(4);
|
||
System.out.println("After offer(4):" + linkedList); // 将指定元素添加到此列表的末尾
|
||
|
||
/************************** Deque操作 ************************/
|
||
System.out.println("-----------------------------------------");
|
||
linkedList.offerFirst(2); // 在此列表的开头插入指定的元素
|
||
System.out.println("After offerFirst(2):" + linkedList);
|
||
linkedList.offerLast(5); // 在此列表末尾插入指定的元素
|
||
System.out.println("After offerLast(5):" + linkedList);
|
||
System.out.println("peekFirst(): " + linkedList.peekFirst()); // 获取但不移除此列表的第一个元素
|
||
System.out.println("peekLast(): " + linkedList.peekLast()); // 获取但不移除此列表的第一个元素
|
||
linkedList.pollFirst(); // 获取并移除此列表的第一个元素
|
||
System.out.println("After pollFirst():" + linkedList);
|
||
linkedList.pollLast(); // 获取并移除此列表的最后一个元素
|
||
System.out.println("After pollLast():" + linkedList);
|
||
linkedList.push(2); // 将元素推入此列表所表示的堆栈（插入到列表的头）
|
||
System.out.println("After push(2):" + linkedList);
|
||
linkedList.pop(); // 从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素（获取并移除列表第一个元素）
|
||
System.out.println("After pop():" + linkedList);
|
||
linkedList.add(3);
|
||
linkedList.removeFirstOccurrence(3); // 从此列表中移除第一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表）
|
||
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
|
||
linkedList.removeLastOccurrence(3); // 从此列表中移除最后一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表）
|
||
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
|
||
|
||
/************************** 遍历操作 ************************/
|
||
System.out.println("-----------------------------------------");
|
||
linkedList.clear();
|
||
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
|
||
linkedList.add(i);
|
||
}
|
||
// 迭代器遍历
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||
long start = System.currentTimeMillis();
|
||
Iterator<Integer> iterator = linkedList.iterator();
|
||
while (iterator.hasNext()) {
|
||
iterator.next();
|
||
}
|
||
long end = System.currentTimeMillis();
|
||
System.out.println("Iterator：" + (end - start) + " ms");
|
||
|
||
// 顺序遍历(随机遍历)
|
||
start = System.currentTimeMillis();
|
||
for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
|
||
linkedList.get(i);
|
||
}
|
||
end = System.currentTimeMillis();
|
||
System.out.println("for：" + (end - start) + " ms");
|
||
|
||
// 另一种for循环遍历
|
||
start = System.currentTimeMillis();
|
||
for (Integer i : linkedList)
|
||
;
|
||
end = System.currentTimeMillis();
|
||
System.out.println("for2：" + (end - start) + " ms");
|
||
|
||
// 通过pollFirst()或pollLast()来遍历LinkedList
|
||
LinkedList<Integer> temp1 = new LinkedList<>();
|
||
temp1.addAll(linkedList);
|
||
start = System.currentTimeMillis();
|
||
while (temp1.size() != 0) {
|
||
temp1.pollFirst();
|
||
}
|
||
end = System.currentTimeMillis();
|
||
System.out.println("pollFirst()或pollLast()：" + (end - start) + " ms");
|
||
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// 通过removeFirst()或removeLast()来遍历LinkedList
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LinkedList<Integer> temp2 = new LinkedList<>();
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temp2.addAll(linkedList);
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start = System.currentTimeMillis();
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while (temp2.size() != 0) {
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temp2.removeFirst();
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}
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end = System.currentTimeMillis();
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System.out.println("removeFirst()或removeLast()：" + (end - start) + " ms");
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}
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}
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```
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