编程语言
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上一章我们手写了ArrayList的核心源码，ArrayList底层是用了一个数组来保存数据，数组保存数据的优点就是查找效率高，但是删除效率特别低，最坏的情况下需要移动所有的元素。在查找需求比较重要的情况下可以用ArrayList，如果是删除操作比较多的情况下，用ArrayList就不太合适了。Java为我们提供了LinkedList，是用链接来实现的，我们今天就来手写一个QLinkedList，来提示底层是怎么做的。
如上图，底层用一个双链表，另外有两个指示器，一个指向头，一个指向尾。 链表中的每个节点的next指向下一个节点，同理pre指向上一个节点，第一个节点的pre为null，最后一个节点的next为null
双链表的细节实现较多，尤其是边界的问题，要十分仔细，LinkedList中设计了许多的小函数，本例中就不设计那么多的小方法了，直接把最核心的代码都写到一个方法中。以方便揭示核心原理。
下面是完整的QLinkedList的源码，注释很清楚。
public class QLinkedList<T> { private QNode<T> first; //指向头节点 private QNode<T> last; //指向尾节点 private int size; //节点的个数 //节点类 public static class QNode<T> { T value; //数据 QNode<T> pre; //指向上一个节点 QNode<T> next; //指向下一个节点 public QNode(QNode<T> pre, QNode<T> next, T value) { this.pre = pre; //节点的上一个指向 this.next = next; //节点的下一个指向 this.value = value; //存放的数据 } } public QLinkedList() { //默认是一个空狼链表，first,last都为null, 节点个数为0 first = null; last = null; size = 0; } //默认添加到尾 public void add(T e) { addLast(e); } //添加到头部 public void addFirst(T e) { if (first == null && last == null) { QNode<T> node = new QNode<>(null, null, e); first = node; last = node; } else { QNode<T> node = new QNode<>(null, first, e); first.pre = node; } size++; } //添加到尾部,我们默认添加的都是不为null的数据 public void addLast(T e) { if (e == null) { throw new RuntimeException("e == null"); } //1 链表还是空的时候 if (size == 0) { //1.1 新建一个节点，pre,next都为null QNode<T> node = new QNode(null, null, e); //1.2 只有一个节点，first,last都指向null first = node; last = node; //2 链表不为空 } else { //2.1 新建一个节点，pre指向last最后一个节点，next为null(因为是最后一个节点) QNode<T> node = new QNode<>(last, null, e); //2.2 同时之前的最后一节点的next 指向新建的node节点 last.next = node; //2.3 然后移动last，让last指向最后一个节点 last = node; } //添加一个节点后，别忘了节点的总数加 1 size++; } // position 从 0 开始 // 这里面有个小技巧，可以先判断一下 position 是大于 size/2 还是小于 size/2 // 如果 position > size / 2 , 说明position是在链表的后半段，我们可以从last开始往前遍历 // 如果 position < size / 2, 说明position是在链表的前半段，我们可以从first开始往后遍历 // 这样效率会高许多，这也是双链表的意义所在，我们这里就不这样做了。直接从前往后遍历 // 读者可以自己实现，以加深对链表的理解 public T get(int position) { // 不合法的position直接抛异常，让开发者直接定位问题 if (position < 0 || position > size - 1) { throw new RuntimeException("invalid position"); } // 如果链表为空，直接返回null if (size == 0) { return null; } // 如果链表只有一个节点，直接返回 // 因为position合法性在前面已经验证过 // 所以在这里面不用验证，一定是0 if(size == 1){ return first.value; } // 注意这个新建的 p 节点，p.next 指向的是 first // 这是为了下面的循环，保证 i == 0 的时候，p 指向第一个节点 QNode<T> p = new QNode<>(null, first, null); for (int i = 0; i <= position; i++) { p = p.next; } //如果找到了，就返回value if (p != null) { return p.value; } //否则返回 null return null; } // 返回链表的节点总个数 // 注意first和last节点只是帮助我们方便操作的 // size可不包括first,last public int size() { return size; } // 删除一个元素，这里传的参数是 T e ，我们也可以传position进行删除，这里就不作演示了 // 可以先调用上面的get()方法，返回对应的值，再调用此方法 // 读者可以自己实现 public T remove(T e) { //1 不合法，抛异常 if (e == null) { throw new RuntimeException("e == null"); } //2 链表为空，返回 null if (size == 0) { return null; } //2 如果链表只有一个节点 if (size == 1) { QNode<T> node = first; //3 如果相等，删除节点 size-- ,并把first,last赋值为null if(e == node.value || e.equals(node.value)){ first = last = null; size--; return node.value; }else { //4 不相等，返回null return null; } } // 如果链表大于1个节点，我们从前往后找value等于e的节点 // 1 查找， 和get()方法一样，注意p的next指向first QNode<T> p = new QNode<>(null, first, null); boolean find = false; for (int i = 0; i < size; i++) { p = p.next; if (p != null && (e == p.value || e.equals(p.value))) { find = true; break; } } // 2 如果找到了 if (find) { // 2.1 如果找到的节点是最后一个节点 // 删除的是最后一个 if (p.next == null) { //2.2 改变last的值，指向p的前一个节点 last = p.pre; //2.3 p的前一个节点，变成了最后一个节点，所以，前一个节点的next值赋值为null p.pre.next = null; //2.4 把p.pre赋值为null,已经没有用了 p.pre = null; //2.5 别忘了节点个数减1 size--; //2.6 返回删除的节点的value return p.value; //3.1 如果删除的是第一个节点（p.pre == null就表明是第一个节点） } else if (p.pre == null) { //3.2 改变first的指向，指向p的下一个节点 first = p.next; //3.3 p的下一个节点变成了第一个节点，需要把p的下一个节点的pre指向为null p.next.pre = null; //3.4 p.next没有用了 p.next = null; //3.5 别忘了节点个数减1 size--; //3.6 返回删除的节点的value return p.value; // 4 如果删除的不是第一个也不是最后一个，是中间的某一个，这种情况最简单 } else { //4.1 p的上一个节点的next需要指向p的下一个节点 p.pre.next = p.next; //4.2 p 的下一个节点的pre需要指向p的上一个节点 p.next.pre = p.pre; //4.3 此时p无用了，把p的pre,next赋值为null //这时候不需要调整first,last的位置 p.pre = null; p.next = null; //4.4 别忘了节点个数减1 size--; //4.5 返回删除的节点的value return p.value; } } //没有找到与e相等的节点，直接返回null return null; } }
我们来测试一下QLinkedList，测试代码如下：
public static void main(String[] args) { QLinkedList<String> list = new QLinkedList<>(); list.add("one"); list.add("two"); list.add("three"); list.add("four"); System.out.println(list.size); for (int i = 0; i < list.size; i++) { System.out.println(list.get(i)); } System.out.println("==================="); System.out.println(list.remove("two")); System.out.println(list.size); for (int i = 0; i < list.size; i++) { System.out.println(list.get(i)); } }
输出如下：
4 one two three four =================== two 3 one three four
由此可见我们的QLinkedList可以正常的add,get,size,remove了。 建议可以参考一下JDK中的LinkedList。以加深对LinkedList的理解 明天手写HashMap的核心源码实现