如何实现Java中一个简单的LinkedList
linkedlist与arraylist都是list接口的具体实现类。linkedlist与arraylist在功能上也是大体一致，但是因为两者具体的实现方式不一致，所以在进行一些相同操作的时候，其效率也是有差别的。
对于抽象的数据结构——线性表而言，线性表分为两种，一种是顺序存储结构的顺序表，另一种是通过指针来描述其逻辑位置的链表。
针对于具体的java实现：
- 顺序存储的顺序表是用数组来实现的，以数组为基础进行封装各种操作而形成的list为arraylist
- 链表是用指针来描述其逻辑位置，在java中以双向链表为基础进行封装各种操作而形成的list为linkedlist
针对插入与删除操作，arraylist每插入一个元素，首先需要判断数组的空间够不够，不够要进行扩容，在有足够的空间的基础上，在指定的index位置上插入元素，但是该index及以后的元素都要后移。虽然删除操作不需要判断空间够不够，但同样需要该index及以后的元素向前移动，这些移动的操作会增加时间的复杂度。但是对于linkedlist就不一样，因为使用指针来指示其逻辑的位置，所以插入与删除的操作的时间复杂度都是 ** o(1) **
虽然对于arraylist而言，插入与删除的时间复杂度很高，但是对于查找指定位置的元素这种操作而言，就非常的快，因为可以通过数组直接得到该下标对应的元素。反而，linkedlist而言，无法直接返回指定位置的元素，需要一个个查询，其时间的复杂度就是 ** o(n) **
与如何实现java的arraylist经典实体类一样，实现的目的主要在于练手以及掌握官方实现的原理和一些技巧，因此很多需要与其他类配合的方法和功能，就先不在这里实现如iterator等
所以，实现的linkedlist的方法如下：
add方法
get方法
indexof方法
remove方法
与实现arraylist的名字一样，为simplelinkedlist。源码地址，欢迎star,fork
构建一个双向链表
构建的代码如下：
private static class node<e>{
e item;
node<e> next;
node<e> prev;
public node(e item, node<e> next, node<e> prev) {
this.item = item;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
常规的双向链表的构建方法，一个数字域存放数组，一个前指针指向一个node类型的元素，一个后指针指向一个node类型的元素。
对于linkedlist的实现而言，还需要以下三个成员变量
private int size; private node<e> first; private node<e> last;
add方法
这里实现的add方法是简单的add(e e)以及add(int index,e e)两个方法，addall()将其他集合转换linkedlist的方法，暂时放到以后去实现。
add方法两个重载方法，其分别对应不同的添加方式。先说add(e e)方法的实现。
public boolean add(e element) {
addatlast(element);
return true;
}
不指定位置添加元素，则默认添加到了链表的最后。addatlast的核心代码如下：
private void addatlast(e element) {
node<e> l = last;
node<e> node = new node<e>(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，然后根据element创建一个新的node元素，其next指向为null,prev指向为最后一位node元素。在创建完node元素之后，last就变成了先创建的node元素，接下来只需要把新node元素加到链表中即可。即让l对象(原最后一位，现倒数第二位元素的next指针，指向新node元素)。至此，新node元素的next指向null,prev指向倒数第二个元素，倒数第二个元素的next指向新node，就将node成功加入链表。
上述的操作也可以看出，其插入的操作非常省时间，比起arraylist，扩容，移动元素快很多。
add的第二个重载方法 add(int index ,e e),先看代码实现：
public void add(int index, e element) {
checkrangeforadd(index);
if (index == size) {
addatlast(element);
} else {
node<e> l = node(index);
addbeforenode(element, l);
}
}
首先判断要插入的index是否在范围内，在的话，再执行后续的add操作。如果要插入的index刚好是最后一位，则执行上面讲的addatlast，如果不是，则得到index所对应的node元素，执行addbeforenode。
获取index所对应的node元素，是node方法，代码如下：
private node<e> node(int index) {
if (index < (size << 1)) {
node<e> cursor = first;
for (int i = 0; i < index; i++) {
cursor = cursor.next;
}
return cursor;
} else {
node<e> cursor = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--) {
cursor = cursor.prev;
}
return cursor;
}
}
这里的查找采用二分查找，节省查找时间，而且也应用到了双向链表的特点。首先判断index在前一半的范围内，还是后一半的范围内。如果是前一半，则游标node初始为first,用游标node元素的next，不断指向index所在的元素。如果是后一半，则游标node初始为last,用游标node元素的prev,不断指向index所在的元素。
在指定元素的前面插入新节点的addbeforenode的方法如下：
private void addbeforenode(e element, node<e> specifiednode) {
node<e> prenode = specifiednode.prev;
node<e> newnode = new node<>(element, specifiednode, prenode);
if (prenode == null) {
first = newnode;
} else {
prenode.next = newnode;
}
specifiednode.prev = newnode;
size++;
}
插入的方式很简单，新节点的prev是原index元素的prev,新节点的next是原index元素。剩下的操作是把该node放到链表中，让原index元素的prev的next为新节点，但是要判断prenode是不是空，是的话，表示newnode为第一个元素，就是first。
至此，一个add方法，就实现完了。
get方法
get方法在有了上述node方法之后，就非常的简单。代码如下：
public e get(int index) {
checkrange(index);
return node(index).item;
}
checkrange检查index是否不在范围内。
private void checkrange(int index) {
if (index >= size || index < 0) {
throw new indexoutofboundsexception("指定index超过界限");
}
}
indexof方法
indexof(object o)用来得到指定元素的下标。
public int indexof(object element) {
node<e> 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;
}
与arraylist一样，从第一位开始查找，首先先判断element是不是null,分成两种情况。
remove方法
remove方法与add方法一样，同样有两个重载的方法，remove(object o)与remove(int index)
先看简单的remove(int index)方法，代码如下：
public e remove(int index) {
checkrange(index);
return deletelink(index);
}
deletelink是将该index所对应的节点的链接删除的方法，其代码如下：
private e deletelink(int index) {
node<e> l = node(index);
e item = l.item;
node<e> prevnode = l.prev;
node<e> 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;
}
首先获得该index对应的node元素，得到该node元素的前一个元素和后一个元素。接下来，只需要将前一个元素和后一个元素直接相连即可，其他只需要额外判断前一个元素和后一个元素是否为null就行。在判断前一个元素是否为null的时候，只需要操作前一个元素，在判断后一个元素是否为null的时候，也只需要操作后一个元素。最后，将要删除的元素各个引用至为null。
remove另一个重载方法remove(object o)，在实现了indexof和deletelink方法之后，就非常简单。
public boolean remove(object o) {
int index = indexof(o);
if (index < 0){
return false;
}
deletelink(index);
return true;
}
获取该元素对应对应的下标，然后执行deletelink方法，完成remove操作。
总结
至此，一个功能简单的linkedlist就实现完成了，全部的代码可以看源码地址，
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持！