java中如何创建Linkedlist类

在Java中，可以通过使用Java集合框架中的LinkedList类来创建和操作链表。、LinkedList类是一个双向链表实现、它提供了许多方便的方法来操作链表。其中之一是通过Java提供的java.util.LinkedList类。下面将详细介绍如何创建和使用LinkedList类。

一、LinkedList简介

Java中的LinkedList是一个双向链表实现。它不仅实现了List接口，还实现了Deque和Queue接口。这意味着它可以作为列表、双向队列和队列使用。相比于ArrayList，LinkedList在插入和删除操作上的性能更好，但在随机访问元素时性能较差。

1.1、LinkedList的基本特点

LinkedList有以下几个基本特点：

双向链表：每个节点包含指向前一个和后一个节点的引用。
动态大小：LinkedList的大小是动态变化的，无需担心容量问题。
多功能性：可以用作列表、队列和双向队列。

二、创建LinkedList类

在Java中创建LinkedList类非常简单，下面是一些基本步骤。

2.1、导入java.util.LinkedList包

在使用LinkedList之前，首先需要导入java.util.LinkedList包。

import java.util.LinkedList;

2.2、创建LinkedList实例

你可以使用以下代码创建一个LinkedList实例。

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

2.3、添加元素到LinkedList

你可以使用add方法向LinkedList中添加元素。

list.add("Element1");
list.add("Element2");
list.add("Element3");

三、LinkedList的基本操作

3.1、添加元素

LinkedList提供了多种方法来添加元素。

add(E e)：在列表的末尾添加元素。
add(int index, E element)：在指定位置插入元素。
addFirst(E e)：在列表的开头插入元素。
addLast(E e)：在列表的末尾插入元素。

// 在末尾添加元素
list.add("Element4");
// 在指定位置插入元素
list.add(1, "Element5");
// 在开头插入元素
list.addFirst("Element6");
// 在末尾插入元素
list.addLast("Element7");

3.2、访问元素

你可以使用以下方法访问LinkedList中的元素。

get(int index)：返回指定位置的元素。
getFirst()：返回第一个元素。
getLast()：返回最后一个元素。

// 获取指定位置的元素
String element = list.get(2);
// 获取第一个元素
String firstElement = list.getFirst();
// 获取最后一个元素
String lastElement = list.getLast();

3.3、修改元素

你可以使用set方法修改LinkedList中的元素。

list.set(1, "ModifiedElement");

3.4、删除元素

LinkedList提供了多种方法来删除元素。

remove(int index)：删除指定位置的元素。
remove(Object o)：删除首次出现的指定元素。
removeFirst()：删除第一个元素。
removeLast()：删除最后一个元素。

// 删除指定位置的元素
list.remove(2);
// 删除首次出现的指定元素
list.remove("Element4");
// 删除第一个元素
list.removeFirst();
// 删除最后一个元素
list.removeLast();

四、LinkedList的高级操作

4.1、遍历LinkedList

你可以使用多种方法遍历LinkedList。

使用for-each循环
使用迭代器
使用for循环

// 使用for-each循环遍历LinkedList
for (String s : list) {
    System.out.println(s);
}
// 使用迭代器遍历LinkedList
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}
// 使用for循环遍历LinkedList
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}

4.2、LinkedList作为队列

由于LinkedList实现了Queue接口，因此可以将其用作队列。队列遵循FIFO（先进先出）原则。

offer(E e)：在队列的末尾添加元素。
poll()：获取并移除队列的头元素，如果队列为空，则返回null。
peek()：获取但不移除队列的头元素，如果队列为空，则返回null。

// 创建一个LinkedList队列
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
// 添加元素到队列
queue.offer("Element1");
queue.offer("Element2");
queue.offer("Element3");
// 获取并移除队列的头元素
String head = queue.poll();
// 获取但不移除队列的头元素
String peek = queue.peek();

4.3、LinkedList作为双向队列

由于LinkedList实现了Deque接口，因此可以将其用作双向队列。双向队列允许从两端插入和移除元素。

offerFirst(E e)：在双向队列的开头添加元素。
offerLast(E e)：在双向队列的末尾添加元素。
pollFirst()：获取并移除双向队列的头元素。
pollLast()：获取并移除双向队列的尾元素。

// 创建一个LinkedList双向队列
Deque<String> deque = new LinkedList<>();
// 在双向队列的开头添加元素
deque.offerFirst("Element1");
// 在双向队列的末尾添加元素
deque.offerLast("Element2");
// 获取并移除双向队列的头元素
String first = deque.pollFirst();
// 获取并移除双向队列的尾元素
String last = deque.pollLast();

五、LinkedList的线程安全性

LinkedList本身不是线程安全的。如果在多线程环境中使用LinkedList，需要手动同步或者使用线程安全的集合类，如ConcurrentLinkedQueue。

5.1、手动同步

你可以使用Collections.synchronizedList方法来手动同步LinkedList。

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>());

5.2、使用线程安全的集合类

Java提供了多种线程安全的集合类，如ConcurrentLinkedQueue。

Queue<String> concurrentQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();

六、LinkedList的性能

LinkedList在插入和删除操作上的性能较好，因为不需要像ArrayList那样移动大量元素。然而，LinkedList在随机访问元素时性能较差，因为必须从头遍历到指定位置。

6.1、插入和删除操作

由于LinkedList是双向链表，插入和删除操作只需调整相邻节点的引用，因此时间复杂度为O(1)。

6.2、随机访问操作

由于需要从头开始遍历到指定位置，随机访问操作的时间复杂度为O(n)。

七、LinkedList的常见问题

7.1、性能问题

由于随机访问操作的时间复杂度较高，如果需要频繁随机访问元素，建议使用ArrayList。

7.2、内存占用

每个节点需要额外的存储空间来保存前一个和后一个节点的引用，因此LinkedList的内存占用比ArrayList高。

八、LinkedList的最佳实践

8.1、选择合适的集合类型

在选择集合类型时，应根据具体需求选择合适的集合类型。如果插入和删除操作频繁，选择LinkedList；如果随机访问操作频繁，选择ArrayList。

8.2、优化性能

在使用LinkedList时，应尽量避免频繁的随机访问操作。如果需要频繁随机访问，可以考虑将LinkedList转换为ArrayList进行操作。

List<String> arrayList = new ArrayList<>(list);

结论

在Java中，创建和使用LinkedList类非常简单。通过了解LinkedList的基本特点、基本操作和高级操作，可以更好地在实际项目中使用LinkedList。尽管LinkedList在插入和删除操作上性能较好，但在随机访问元素时性能较差。因此，在使用LinkedList时，应根据具体需求选择合适的集合类型，并注意线程安全性和性能问题。