Java LinkedList 方法深度解析

简介

在 Java 编程中，LinkedList 是一个常用的集合类，它实现了 List 接口和 Deque 接口。与 ArrayList 不同，LinkedList 基于双向链表数据结构，这使得它在某些操作上具有独特的性能优势。本文将详细介绍 LinkedList 的各种方法，帮助读者更好地理解和使用这一强大的工具。

目录

1. 基础概念
2. 常用方法及使用示例
   • 添加元素方法
   • 删除元素方法
   • 获取元素方法
   • 其他方法
3. 常见实践
   • 遍历 LinkedList
   • 队列和栈的实现
4. 最佳实践
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

LinkedList 是 Java 集合框架中的一员，它由一系列节点组成，每个节点包含元素值以及指向前一个节点和后一个节点的引用。这种双向链表结构使得在链表中间插入和删除元素的操作效率较高，时间复杂度为 O(1)，而随机访问元素的操作效率相对较低，时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表的长度。

常用方法及使用示例

添加元素方法

• add(E e)：将指定元素追加到列表的末尾。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        System.out.println(list);
    }
}

• add(int index, E element)：在指定位置插入元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListAddAtIndexExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add(1, "Orange");
        System.out.println(list);
    }
}

• addFirst(E e)：将元素添加到列表的开头。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListAddFirstExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.addFirst("Strawberry");
        System.out.println(list);
    }
}

• addLast(E e)：将元素添加到列表的末尾，等同于 add(E e)。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListAddLastExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.addLast("Kiwi");
        System.out.println(list);
    }
}

删除元素方法

• remove()：移除列表的第一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListRemoveExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.remove();
        System.out.println(list);
    }
}

• remove(int index)：移除指定位置的元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListRemoveAtIndexExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        list.remove(1);
        System.out.println(list);
    }
}

• remove(Object o)：移除第一次出现的指定元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListRemoveObjectExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Apple");
        list.remove("Apple");
        System.out.println(list);
    }
}

• removeFirst()：移除并返回列表的第一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListRemoveFirstExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        String first = list.removeFirst();
        System.out.println("Removed: " + first);
        System.out.println(list);
    }
}

• removeLast()：移除并返回列表的最后一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListRemoveLastExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        String last = list.removeLast();
        System.out.println("Removed: " + last);
        System.out.println(list);
    }
}

获取元素方法

• get(int index)：返回指定位置的元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListGetExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        String element = list.get(1);
        System.out.println(element);
    }
}

• getFirst()：返回列表的第一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListGetFirstExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        String first = list.getFirst();
        System.out.println(first);
    }
}

• getLast()：返回列表的最后一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListGetLastExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        String last = list.getLast();
        System.out.println(last);
    }
}

其他方法

• size()：返回列表中的元素个数。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListSizeExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        int size = list.size();
        System.out.println("Size: " + size);
    }
}

• contains(Object o)：检查列表是否包含指定元素。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListContainsExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        boolean contains = list.contains("Apple");
        System.out.println("Contains Apple: " + contains);
    }
}

常见实践

遍历 LinkedList

• 使用 for 循环

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListTraversalForLoop {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

• 使用 foreach 循环

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListTraversalForEachLoop {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        for (String element : list) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

• 使用迭代器

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;

public class LinkedListTraversalIterator {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

队列和栈的实现

LinkedList 实现了 Deque 接口，因此可以很方便地用作队列或栈。 - 队列实现

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class LinkedListAsQueue {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.add("Apple");
        queue.add("Banana");
        queue.add("Cherry");
        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.poll());
        }
    }
}

• 栈实现

import java.util.LinkedList;
import java.util.Stack;

public class LinkedListAsStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        stack.push("Apple");
        stack.push("Banana");
        stack.push("Cherry");
        while (!stack.isEmpty()) {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }
}

最佳实践

• 选择合适的数据结构：如果需要频繁进行插入和删除操作，特别是在列表中间，LinkedList 是一个很好的选择。但如果需要频繁随机访问元素，ArrayList 可能更合适。
• 避免不必要的操作：尽量减少在循环中调用 size() 方法，因为每次调用都需要遍历链表来获取长度。可以将 size() 的结果保存到一个变量中。
• 正确使用迭代器：在遍历 LinkedList 并同时修改它时，使用迭代器的 remove() 方法来避免 ConcurrentModificationException。

小结

本文详细介绍了 Java LinkedList 的各种方法，包括添加、删除、获取元素以及其他常用操作。通过实际代码示例展示了这些方法的使用方式，并探讨了常见实践和最佳实践。掌握 LinkedList 的方法和特性，能够帮助开发者更高效地处理数据集合，优化程序性能。

参考资料

• Oracle Java Documentation - LinkedList
• Effective Java, Third Edition