科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來(lái)
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作者沉默王二來(lái)源公眾號(hào)沉默王二一、linkedList的剖白大家好，我是linkedList，和ArrayList是同門(mén)師兄弟，但我倆練的內(nèi)功卻完全不同。師兄練的是動(dòng)態(tài)數(shù)組，我練的是鏈表。問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題，知道我為什么要練鏈表這門(mén)內(nèi)功嗎？舉個(gè)
作者沉默王二
來(lái)源公眾號(hào)沉默王二
一、linkedList 的剖白
大家好，我是 linkedList，和 ArrayList 是同門(mén)師兄弟，但我倆練的內(nèi)功卻完全不同。師兄練的是動(dòng)態(tài)數(shù)組，我練的是鏈表。
問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題，知道我為什么要練鏈表這門(mén)內(nèi)功嗎？
舉個(gè)例子來(lái)講吧，假如你們手頭要管理一推票據(jù)，可能有一張，也可能有一億張。
該怎么辦呢？
申請(qǐng)一個(gè) 10G 的大數(shù)組等著？那萬(wàn)一票據(jù)只有 100 張呢？
申請(qǐng)一個(gè)默認(rèn)大小的數(shù)組，隨著數(shù)據(jù)量的增大擴(kuò)容？要知道擴(kuò)容是需要重新復(fù)制數(shù)組的，很耗時(shí)間。
關(guān)鍵是，數(shù)組還有一個(gè)弊端就是，假如現(xiàn)在有 500 萬(wàn)張票據(jù)，現(xiàn)在要從中間刪除一個(gè)票據(jù)，就需要把 250 萬(wàn)張票據(jù)往前移動(dòng)一格。
遇到這種情況的時(shí)候，我?guī)熜謳缀跚榫w崩潰，難受的要命。師父不忍心看到師兄這樣痛苦，于是打我進(jìn)入師門(mén)那一天，就強(qiáng)迫我練鏈表這門(mén)內(nèi)功，一開(kāi)始我很不理解，害怕師父偏心，不把師門(mén)最厲害的內(nèi)功教我。
直到有一天，我親眼目睹師兄差點(diǎn)因?yàn)橐苿?dòng)數(shù)據(jù)而走火入魔，我才明白師父的良苦用心。從此以后，我苦練“鏈表”這門(mén)內(nèi)功，取得了顯著的進(jìn)步，師父和師兄都夸我有天賦。
鏈表這門(mén)內(nèi)功大致分為三個(gè)層次：
但我現(xiàn)在的功力還達(dá)不到第三層，不過(guò)師父說(shuō)我有這個(gè)潛力，練成神功是早晚的事。
二、linkedList 的內(nèi)功心法
好了，經(jīng)過(guò)我這么樣的一個(gè)剖白后，大家對(duì)我應(yīng)該已經(jīng)不陌生了。那么接下來(lái)，我給大家展示一下我的內(nèi)功心法。
我的內(nèi)功心法主要是一個(gè)私有的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，叫 Node，也就是節(jié)點(diǎn)。
private static class Node { E item; Node next; Node prev; Node(Node prev, E element, Node next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } } 它由三部分組成：
我畫(huà)幅圖給你們展示下吧。
我的內(nèi)功心法就這么簡(jiǎn)單，其實(shí)我早已經(jīng)牢記在心了。但師父叮囑我，每天早上醒來(lái)的時(shí)候，每天晚上睡覺(jué)的時(shí)候，一定要默默地背誦一遍。雖然我有些厭煩，但我對(duì)師父的教誨從來(lái)都是言聽(tīng)計(jì)從。
03、linkedList 的招式
和師兄 ArrayList 一樣，我的招式也無(wú)外乎“增刪改查”這 4 種。在此之前，我們都必須得初始化。
linkedList list = new linkedList(); 師兄在初始化的時(shí)候，默認(rèn)大小為 10，也可以指定大小，依據(jù)要存儲(chǔ)的元素?cái)?shù)量來(lái)。我就不需要。
1）招式一：增
可以調(diào)用 add 方法添加元素：
list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("沉默王四"); add 方法內(nèi)部其實(shí)調(diào)用的是 linkLast 方法：
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } linkLast，顧名思義，就是在鏈表的尾部鏈接：
void linkLast(E e) { final Node l = last; final Node newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; } 此時(shí)還不能稱(chēng)之為鏈表，因?yàn)榍昂蠊?jié)點(diǎn)都是斷裂的。
此時(shí)的鏈表還不完整。
此時(shí)的鏈表已經(jīng)完整了。
我這個(gè)增的招式，還可以演化成另外兩個(gè)：
addFirst 內(nèi)部其實(shí)調(diào)用的是 linkFirst：
public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } linkFirst 負(fù)責(zé)把新的節(jié)點(diǎn)設(shè)為 first，并將新的 first 的 next 更新為之前的 first。
private void linkFirst(E e) { final Node f = first; final Node newNode = new Node<>(null, e, f); first = newNode; if (f == null) last = newNode; else f.prev = newNode; size++; modCount++; } addLast 的內(nèi)核其實(shí)和 addFirst 差不多，就交給大家自行理解了。
2）招式二：刪
我這個(gè)刪的招式還挺多的：
remove 內(nèi)部調(diào)用的是 removeFirst，所以這兩個(gè)招式的功效一樣。
remove(int) 內(nèi)部其實(shí)調(diào)用的是 unlink 方法。
public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } unlink 方法其實(shí)很好理解，就是更新當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 next 和 prev，然后把當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上的元素設(shè)為 null。
E unlink(Node x) { // assert x != null; final E element = x.item; final Node next = x.next; final Node prev = x.prev; if (prev == null) { first = next; } else { prev.next = next; x.prev = null; } if (next == null) { last = prev; } else { next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element; } remove(Object) 內(nèi)部也調(diào)用了 unlink 方法，只不過(guò)在此之前要先找到元素所在的節(jié)點(diǎn)：
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) { unlink(x); return true; } } } else { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) { unlink(x); return true; } } } return false; } 這內(nèi)部就分為兩種，一種是元素為 null 的時(shí)候，必須使用 == 來(lái)判斷；一種是元素為非 null 的時(shí)候，要使用 equals 來(lái)判斷。equals 是不能用來(lái)判 null 的，會(huì)拋出 NPE 錯(cuò)誤。
removeFirst 內(nèi)部調(diào)用的是 unlinkFirst 方法：
public E removeFirst() { final Node f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkFirst(f); } unlinkFirst 負(fù)責(zé)的就是把第一個(gè)節(jié)點(diǎn)毀尸滅跡，并且捎帶把后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 prev 設(shè)為 null。
private E unlinkFirst(Node f) { // assert f == first && f != null; final E element = f.item; final Node next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC first = next; if (next == null) last = null; else next.prev = null; size--; modCount++; return element; } 3）招式三：改
可以調(diào)用 set() 方法來(lái)更新元素：
list.set(0, "沉默王五"); 來(lái)看一下 set() 方法：
public E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Node x = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal; } 首先對(duì)指定的下標(biāo)進(jìn)行檢查，看是否越界；然后根據(jù)下標(biāo)查找原有的節(jié)點(diǎn)：
Node node(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { Node x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { Node x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } } size >> 1：也就是右移一位，相當(dāng)于除以 2。對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，移位比除法運(yùn)算效率更高，因?yàn)閿?shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是二進(jìn)制存儲(chǔ)的。
換句話(huà)說(shuō)，node 方法會(huì)對(duì)下標(biāo)進(jìn)行一個(gè)初步判斷，如果靠近前半截，就從下標(biāo) 0 開(kāi)始遍歷；如果靠近后半截，就從末尾開(kāi)始遍歷。
找到指定下標(biāo)的節(jié)點(diǎn)就簡(jiǎn)單了，直接把原有節(jié)點(diǎn)的元素替換成新的節(jié)點(diǎn)就 OK 了，prev 和 next 都不用改動(dòng)。
4）招式四：查
我這個(gè)查的招式可以分為兩種：
indexOf 的內(nèi)部分為兩種，一種是元素為 null 的時(shí)候，必須使用 == 來(lái)判斷；一種是元素為非 null 的時(shí)候，要使用 equals 來(lái)判斷。因?yàn)?equals 是不能用來(lái)判 null 的，會(huì)拋出 NPE 錯(cuò)誤。
public int indexOf(Object o) { int index = 0; if (o == null) { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) return index; index++; } } else { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) return index; index++; } } return -1; } get 方法的內(nèi)核其實(shí)還是 node 方法，這個(gè)之前已經(jīng)說(shuō)明過(guò)了，這里略過(guò)。
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } 其實(shí)，查這個(gè)招式還可以演化為其他的一些，比如說(shuō)：
四、linkedList 的挑戰(zhàn)
說(shuō)句實(shí)在話(huà)，我不是很喜歡和師兄 ArrayList 拿來(lái)比較，因?yàn)槲覀兏髯孕逕挼膬?nèi)功不同，沒(méi)有孰高孰低。
雖然師兄經(jīng)常喊我一聲師弟，但我們之間其實(shí)挺和諧的。但我知道，在外人眼里，同門(mén)師兄弟，總要一較高下的。
比如說(shuō)，我們倆在增刪改查時(shí)候的時(shí)間復(fù)雜度。
也許這就是命運(yùn)吧，從我進(jìn)入師門(mén)的那天起，這種爭(zhēng)論就一直沒(méi)有停息過(guò)。
無(wú)論外人怎么看待我們，在我眼里，師兄永遠(yuǎn)都是一哥，我敬重他，他也愿意保護(hù)我。
馬熙明