LinkedList與ArrayList都是List接口的具體實(shí)現(xiàn)類。LinkedList與ArrayList在功能上也是大體一致，但是因?yàn)閮烧呔唧w的實(shí)現(xiàn)方式不一致，所以在進(jìn)行一些相同操作的時(shí)候，其效率也是有差別的。

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對(duì)于抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——線性表而言，線性表分為兩種，一種是順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的順序表，另一種是通過(guò)指針來(lái)描述其邏輯位置的鏈表。

針對(duì)于具體的Java實(shí)現(xiàn)：

1. 順序存儲(chǔ)的順序表是用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以數(shù)組為基礎(chǔ)進(jìn)行封裝各種操作而形成的List為ArrayList
2. 鏈表是用指針來(lái)描述其邏輯位置，在Java中以雙向鏈表為基礎(chǔ)進(jìn)行封裝各種操作而形成的List為L(zhǎng)inkedList

針對(duì)插入與刪除操作，ArrayList每插入一個(gè)元素，首先需要判斷數(shù)組的空間夠不夠，不夠要進(jìn)行擴(kuò)容，在有足夠的空間的基礎(chǔ)上，在指定的index位置上插入元素，但是該index及以后的元素都要后移。雖然刪除操作不需要判斷空間夠不夠，但同樣需要該index及以后的元素向前移動(dòng)，這些移動(dòng)的操作會(huì)增加時(shí)間的復(fù)雜度。但是對(duì)于LinkedList就不一樣，因?yàn)槭褂弥羔榿?lái)指示其邏輯的位置，所以插入與刪除的操作的時(shí)間復(fù)雜度都是 ** O(1) **

雖然對(duì)于ArrayList而言，插入與刪除的時(shí)間復(fù)雜度很高，但是對(duì)于查找指定位置的元素這種操作而言，就非常的快，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)數(shù)組直接得到該下標(biāo)對(duì)應(yīng)的元素。反而，LinkedList而言，無(wú)法直接返回指定位置的元素，需要一個(gè)個(gè)查詢，其時(shí)間的復(fù)雜度就是 ** O(n) **

與如何實(shí)現(xiàn)Java的ArrayList經(jīng)典實(shí)體類一樣，實(shí)現(xiàn)的目的主要在于練手以及掌握官方實(shí)現(xiàn)的原理和一些技巧，因此很多需要與其他類配合的方法和功能，就先不在這里實(shí)現(xiàn)如iterator等

所以，實(shí)現(xiàn)的LinkedList的方法如下：

add方法

get方法

indexOf方法

remove方法

與實(shí)現(xiàn)ArrayList的名字一樣，為SimpleLinkedList。源碼地址，歡迎star,fork

構(gòu)建一個(gè)雙向鏈表

構(gòu)建的代碼如下：

 private static class Node{
 E item;
 Node next;
 Node prev;
 public Node(E item, Node next, Node prev) {
 this.item = item;
 this.next = next;
 this.prev = prev;
 }
 } 

常規(guī)的雙向鏈表的構(gòu)建方法，一個(gè)數(shù)字域存放數(shù)組，一個(gè)前指針指向一個(gè)Node類型的元素，一個(gè)后指針指向一個(gè)Node類型的元素。

對(duì)于LinkedList的實(shí)現(xiàn)而言，還需要以下三個(gè)成員變量

 private int size;
 private Node first;
 private Node last;

Add方法

這里實(shí)現(xiàn)的add方法是簡(jiǎn)單的add(E e)以及add(int index,E e)兩個(gè)方法，addAll()將其他集合轉(zhuǎn)換LinkedList的方法，暫時(shí)放到以后去實(shí)現(xiàn)。

add方法兩個(gè)重載方法，其分別對(duì)應(yīng)不同的添加方式。先說(shuō)add(E e)方法的實(shí)現(xiàn)。

 public boolean add(E element) {
 addAtLast(element);
 return true;
 }

不指定位置添加元素，則默認(rèn)添加到了鏈表的最后。addAtLast的核心代碼如下：

 private void addAtLast(E element) {
 Node l = last;
 Node node = new Node(element, null, l);
 last = node;
 if (l == null) {
 first = node;
 } else {
 l.next = node;
 }
 size++;
 }

首先找到最后一位的Node元素，然后根據(jù)element創(chuàng)建一個(gè)新的Node元素，其next指向?yàn)閚ull,prev指向?yàn)樽詈笠晃籒ode元素。在創(chuàng)建完Node元素之后，last就變成了先創(chuàng)建的Node元素，接下來(lái)只需要把新node元素加到鏈表中即可。即讓l對(duì)象(原最后一位，現(xiàn)倒數(shù)第二位元素的next指針，指向新node元素)。至此，新node元素的next指向null,prev指向倒數(shù)第二個(gè)元素，倒數(shù)第二個(gè)元素的next指向新node，就將node成功加入鏈表。

上述的操作也可以看出，其插入的操作非常省時(shí)間，比起ArrayList，擴(kuò)容，移動(dòng)元素快很多。

add的第二個(gè)重載方法 add(int index ,E e),先看代碼實(shí)現(xiàn)：

 public void add(int index, E element) {
 checkRangeForAdd(index);
 if (index == size) {
 addAtLast(element);
 } else {
 Node l = node(index);
 addBeforeNode(element, l);
 }
 }

首先判斷要插入的index是否在范圍內(nèi)，在的話，再執(zhí)行后續(xù)的add操作。如果要插入的index剛好是最后一位，則執(zhí)行上面講的addAtLast，如果不是，則得到index所對(duì)應(yīng)的Node元素，執(zhí)行addBeforeNode。

獲取index所對(duì)應(yīng)的Node元素，是node方法，代碼如下：

 private Node node(int index) {
 if (index < (size << 1)) {
 Node cursor = first;
 for (int i = 0; i < index; i++) {
 cursor = cursor.next;
 }
 return cursor;
 } else {
 Node cursor = last;
 for (int i = size - 1; i > index; i--) {
 cursor = cursor.prev;
 }
 return cursor;
 }
 }

這里的查找采用二分查找，節(jié)省查找時(shí)間，而且也應(yīng)用到了雙向鏈表的特點(diǎn)。首先判斷index在前一半的范圍內(nèi)，還是后一半的范圍內(nèi)。如果是前一半，則游標(biāo)Node初始為first,用游標(biāo)Node元素的next，不斷指向index所在的元素。如果是后一半，則游標(biāo)Node初始為last,用游標(biāo)Node元素的prev,不斷指向index所在的元素。

在指定元素的前面插入新節(jié)點(diǎn)的addBeforeNode的方法如下：

 private void addBeforeNode(E element, Node specifiedNode) {
 Node preNode = specifiedNode.prev;
 Node newNode = new Node<>(element, specifiedNode, preNode);
 if (preNode == null) {
 first = newNode;
 } else {
 preNode.next = newNode;
 }
 specifiedNode.prev = newNode;
 size++;
 }

插入的方式很簡(jiǎn)單，新節(jié)點(diǎn)的prev是原index元素的prev,新節(jié)點(diǎn)的next是原index元素。剩下的操作是把該node放到鏈表中，讓原index元素的prev的next為新節(jié)點(diǎn)，但是要判斷preNode是不是空，是的話，表示newNode為第一個(gè)元素，就是first。

至此，一個(gè)add方法，就實(shí)現(xiàn)完了。

get方法

get方法在有了上述node方法之后，就非常的簡(jiǎn)單。代碼如下：

 public E get(int index) {
 checkRange(index);
 return node(index).item;
 }

checkRange檢查index是否不在范圍內(nèi)。

 private void checkRange(int index) {
 if (index >= size || index < 0) {
 throw new IndexOutOfBoundsException("指定index超過(guò)界限");
 }
 }

indexOf方法

indexOf(Object o)用來(lái)得到指定元素的下標(biāo)。

 public int indexOf(Object element) {
 Node cursor = first;
 int count = 0;
 while (cursor != null) {
 if (element != null) {
 if (element.equals(cursor.item)) {
  return count;
 }
 }else{
 if (cursor.item == null) {
  return count;
 }
 }
 count ++;
 cursor = cursor.next;
 }
 return -1;
 }

與ArrayList一樣，從第一位開始查找，首先先判斷element是不是null,分成兩種情況。

remove方法

remove方法與add方法一樣，同樣有兩個(gè)重載的方法，remove(Object o)與remove(int index)

先看簡(jiǎn)單的remove(int index)方法，代碼如下：

 public E remove(int index) {
 checkRange(index);
 return deleteLink(index);
 }

deleteLink是將該index所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的鏈接刪除的方法，其代碼如下：

 private E deleteLink(int index) {
 Node l = node(index);
 E item = l.item;
 Node prevNode = l.prev;
 Node nextNode = l.next;
 if (prevNode == null) {
 first = nextNode;
 }else{
 prevNode.next = nextNode;
 l.next = null;
 }
 if (nextNode == null) {
 last = prevNode;
 }else{
 nextNode.prev = prevNode;
 l.prev = null;
 }
 size--;
 l.item = null;
 return item;
 }

首先獲得該index對(duì)應(yīng)的Node元素，得到該Node元素的前一個(gè)元素和后一個(gè)元素。接下來(lái)，只需要將前一個(gè)元素和后一個(gè)元素直接相連即可，其他只需要額外判斷前一個(gè)元素和后一個(gè)元素是否為null就行。在判斷前一個(gè)元素是否為null的時(shí)候，只需要操作前一個(gè)元素，在判斷后一個(gè)元素是否為null的時(shí)候，也只需要操作后一個(gè)元素。最后，將要?jiǎng)h除的元素各個(gè)引用至為null。

remove另一個(gè)重載方法remove(Object o)，在實(shí)現(xiàn)了indexOf和deleteLink方法之后，就非常簡(jiǎn)單。

 public boolean remove(Object o) {
 int index = indexOf(o);
 if (index < 0){
 return false;
 }
 deleteLink(index);
 return true;
 }

獲取該元素對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的下標(biāo)，然后執(zhí)行deleteLink方法，完成remove操作。

總結(jié)

至此，一個(gè)功能簡(jiǎn)單的LinkedList就實(shí)現(xiàn)完成了，全部的代碼可以看源碼地址，

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