Queue、Deque、LinkedList学习
2024-04-09 20:04:39
Queue
什么是Queue
Queue 是 java.util 包下面的一个接口，继承了 Collection 接口，Queue的中文意思为队列；队列是一种特殊的线性表，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。
类定义
方法定义
Deque
什么是Deque
Deque 是 java.util 包下面的一个接口，继承了 Queue 接口。Deque （double-ended queue，双端队列）是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出，其限定插入和删除操作在表的两端进行
类定义
方法定义
LinkedList
什么是LinkedList
LinkedList 是 java.util 包下的一个集合类，继承了 AbstractSequentialList 类，实现了 List、Deque、Cloneable、Serializable接口。LinkedList 是双向链表的实现，是非线程安全的，元素允许为null，允许重复元素
类定义
成员属性
//链表容量transient int size = 0;/*** 指向第一个节点的指针*/transient Node<E> first;/*** 指向最后一个节点的指针。*/transient Node<E> last;
构造函数
/*** 无参构造（空列表）*/public LinkedList() {}/*** 有参构造（按照集合的迭代器返回元素的顺序构造包含指定集合元素的列表）*/public LinkedList(Collection<? extends E> c) {this();//添加参数集合addAll(c);}
方法定义
私有函数 linkFirst(E e) 详解
/*** 将参数 e 插入到头部*/private void linkFirst(E e) {//获取头节点final Node<E> f = first;//新建一个节点，尾部指向之前的头节点 firstfinal Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//first 指向新建的节点first = newNode;//如果之前是空链表，新建的节点 也是最后一个节点if (f == null)last = newNode;else//原来的第一个节点（现在的第二个）头部指向新建的头结点f.prev = newNode;size++;modCount++;}/*** 静态内部类 Node* 是一个双向节点*/private static class Node<E> {//当前节点值E item;//下一个节点Node<E> next;//上一个节点Node<E> prev;//构造函数Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {this.item = element;this.next = next;this.prev = prev;}}
linkLast(E e) 详解
/*** 将参数 e 插入到尾部*/void linkLast(E e) {//获取尾部节点final Node<E> l = last;//新建一个节点，头部指向之前的尾节点 lastfinal Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//last 指向新建节点last = newNode;//如果之前是空链表，新建的节点也是第一个节点if (l == null)first = newNode;else//原来的尾节点尾部指向新建的尾节点l.next = newNode;size++;modCount++;}
linkBefore(E e, Node succ) 详解
/*** 在非空节点 succ 之前插入元素 e*/void linkBefore(E e, Node<E> succ) {//获取指定节点 succ 前一个节点final Node<E> pred = succ.prev;//新建一个节点，头部指向 succ 前面的节点，尾部指向 succ 节点，数据为 efinal Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);//succ 节点头部指向 新建节点succ.prev = newNode;//如果 succ 前面的节点为空，说明 succ 是第一个节点，那现在新建的节点就变成第一个节点了if (pred == null)first = newNode;else//如果前面有节点，让前面节点的后一个节点为 新建节点pred.next = newNode;size++;modCount++;}
node(int index) 详解
/*** 返回指定元素索引处的(非空)节点*/Node<E> node(int index) {//二分查找，如果小于 size 的一半，从头开始遍历if (index < (size >> 1)) {Node<E> x = first;for (int i = 0; i < index; i++)x = x.next;return x;//大于 size 一半，从尾部倒着遍历} else {Node<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--)x = x.prev;return x;}}
私有函数 unlinkFirst(Node f) 详解
/*** 解除非空第一个节点f的链接*/private E unlinkFirst(Node<E> f) {//获取数据，最后返回final E element = f.item;获取头节点 f 后面一个节点final Node<E> next = f.next;//使头节点上数据为空f.item = null;//使头节点尾部指向空f.next = null;//头节点后边的节点变成第一个节点first = next;//如果头节点后面的节点为 null，说明移除这个节点后链表里没节点if (next == null)//尾节点也为nulllast = null;//如果头节点后面的节点不为 null，后面节点的前一个节点置空elsenext.prev = null;size--;modCount++;//返回数据return element;}
私有函数 unlinkLast(Node l) 详解
/*** 解除最后一个非空节点 l 的链接*/private E unlinkLast(Node<E> l) {//获取数据，最后返回final E element = l.item;//获取前一个节点（即倒数第二个）final Node<E> prev = l.prev;//尾节点数据置空l.item = null;//尾指针置为空l.prev = null;//倒数第二个节点成为最后一个last = prev;//如果尾节点前面的节点为 null，说明移除这个节点后链表里没节点if (prev == null)//头节点也为nullfirst = null;//如果尾节点前面的节点不为 null，前面节点的后一个节点置空elseprev.next = null;size--;modCount++;//返回数据return element;}
unlink(Node x) 详解
/*** 解除非空节点 x 的链接*/E unlink(Node<E> x) {//获取元素，最后返回final E element = x.item;//获取下一个节点final Node<E> next = x.next;//获取上一个节点final Node<E> prev = x.prev;//如果前面没有节点，说明 x 是第一个节点if (prev == null) {//第一个节点为 x 的下一个节点first = next;} else {//前面有节点，让前面节点跳过 x 直接指向 x 后面的节点prev.next = next;//将 x 前节点链接置空x.prev = null;}//如果后面没有节点，说 x 是最后一个节点if (next == null) {// x 前一个节点变为最后一个节点last = prev;} else {//后面有节点，让后面的节点指向 x 前面的节点next.prev = prev;//将 x 后节点链接置空x.next = null;}//将元素置空x.item = null;size--;modCount++;//返回数据return element;}
getFirst()、getLast() 详解
/*** 获取列表中第一个元素*/public E getFirst() {//获取第一个节点final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();//第一个节点不为空，返回第一个节点元素return f.item;}/*** 获取列表中最后一个元素*/public E getLast() {//获取最后一个节点final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();//最后一个节点不为空，返回最后一个节点元素return l.item;}
removeFirst()、removeLast() 详解
/*** 删除并返回列表中的第一个元素*/public E removeFirst() {//获取第一个节点final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();//解除第一个非空节点的链接并返回元素return unlinkFirst(f);}/*** 删除并返回列表中的最后一个元素*/public E removeLast() {//获取最后一个节点final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();//解除最后一个非空节点的链接并返回元素return unlinkLast(l);}
addFirst(E e)、addLast(E e) 详解
/*** 在列表的开头插入指定的元素*/public void addFirst(E e) {//调用私有函数linkFirst(E e)linkFirst(e);}/*** 将指定的元素追加到列表的末尾*/public void addLast(E e) {//调用函数linkFirst(E e)linkLast(e);}
indexOf(Object o)、lastIndexOf(Object o) 详解
/*** 返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1*/public int indexOf(Object o) {int index = 0;//如果参数为nullif (o == null) {//从前往后循环节点for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {//节点元素为nullif (x.item == null)//返回下标return index;index++;}//参数不为null} else {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {//如果相等，返回下标if (o.equals(x.item))return index;index++;}}//不存在返回-1return -1;}/*** 返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1*/public int lastIndexOf(Object o) {int index = size;//如果参数为nullif (o == null) {//从后往前循环节点for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (x.item == null)return index;}//参数不为null} else {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;//如果相等，返回下标if (o.equals(x.item))return index;}}//不存在返回-1return -1;}
contains(Object o) 详解
/*** 如果此列表包含指定的元素，则返回 true */public boolean contains(Object o) {//元素所在下标!=-1返回true，反之falsereturn indexOf(o) != -1;}
size() 详解
/*** 返回此列表中的元素数*/public int size() {//返回列表的元素数return size;}
add(E e)、add(int index, E element) 详解
/*** 将指定的元素追加到此列表的末尾*/public boolean add(E e) {//调用linkLast(E e)将元素添加到末尾linkLast(e);return true;}/*** 在指定位置插入指定的元素*/public void add(int index, E element) {//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数checkPositionIndex(index);//如果 index 等于 size，为最后一个if (index == size)//调用linkLast(E e)将元素添加到末尾linkLast(element);//如果不为最后一个else//调用linkBefore(E e,Node succ)在下标所在元素前面插入linkBefore(element, node(index));}private void checkPositionIndex(int index) {//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数if (!isPositionIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}//判断 index 是否大于等于0并且小于等于元素数private boolean isPositionIndex(int index) {return index >= 0 && index <= size;}
remove(Object o)、remove(int index) 详解
/*** 删除指定元素的第一个出现*/public boolean remove(Object o) {//指定元素为nullif (o == null) {//从前到后循环节点for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {//当前节点元素为nullif (x.item == null) {//解除当前节点的链接unlink(x);return true;}}//指定元素不为null} else {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {//指定元素 等于 当前节点元素if (o.equals(x.item)) {//解除当前节点的链接unlink(x);return true;}}}return false;}/*** 删除该列表中指定位置的元素*/public E remove(int index) {//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数checkElementIndex(index);//解除index所在节点的链接return unlink(node(index));}private void checkElementIndex(int index) {//index < 0 或者 大于元素数if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数private boolean isElementIndex(int index) {return index >= 0 && index < size;}
addAll(Collection<? extends E> c)、addAll(int index, Collection<? extends E> c) 详解
/*** 按照指定集合迭代器返回的顺序将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾*/public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {//调用addAll(int index, Collection<? extends E> c)return addAll(size, c);}/*** 将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定的位置开始*/public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {//判断 index 是否大于等于0并且小于等于元素数checkPositionIndex(index);//将指定集合转为数组Object[] a = c.toArray();//获取数组长度int numNew = a.length;//数组长度为0，返回falseif (numNew == 0)return false;//创建两个节点，分别指向要插入位置前面和后面的节点Node<E> pred, succ;//如果index 等于 元素数,说明要添加到末尾if (index == size) {succ = null;pred = last;} else {//要添加到中间， succ 指向 index 位置的节点，pred 指向它前一个succ = node(index);pred = succ.prev;}//循环要添加的数组for (Object o : a) {@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;//创建新节点，头指针指向 predNode<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);//如果 pred 为空，说明新建的这个是头节点if (pred == null)first = newNode;else//反之 pred 后一个节点指向新建的节点pred.next = newNode;//pred 后移一位pred = newNode;}//后面节点为null，添加完成if (succ == null) {//修改尾指针 lastlast = pred;} else {//否则 pred 下一个节点指向后面的元素，succ 前一个节点指向 predpred.next = succ;succ.prev = pred;}//元素个数增加size += numNew;modCount++;return true;}
clear() 详解
/*** 删除列表中所有元素*/public void clear() {//循环列表for (Node<E> x = first; x != null; ) {//获取下一个节点Node<E> next = x.next;//置空当前节点元素、下一个节点、上一个节点x.item = null;x.next = null;x.prev = null;x = next;}//置空头、尾节点first = last = null;size = 0;modCount++;}
get(int index) 详解
/*** 获取列表中指定位置的元素*/public E get(int index) {//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数checkElementIndex(index);//返回指定元素索引处的(非空)节点return node(index).item;}
set(int index, E element) 详解
/*** 用指定元素替换列表中指定位置的元素*/public E set(int index, E element) {//判断 index 是否大于等于0并且小于元素数checkElementIndex(index);//获取元素索引处的(非空)节点Node<E> x = node(index);//获取旧元素E oldVal = x.item;//赋值新元素x.item = element;//返回旧元素return oldVal;}
offer(E e)、offerFirst(E e)、offerLast(E e) 详解
/*** 将指定元素添加为列表的最后一个元素*/public boolean offer(E e) {return add(e);}/*** 在列表的头部插入指定的元素*/public boolean offerFirst(E e) {addFirst(e);return true;}/*** 在列表的末尾插入指定的元素*/public boolean offerLast(E e) {addLast(e);return true;}
peek()、peekFirst()、peekLast() 详解
/*** 获取头元素但不删除，如果此列表为空，则返回 null */public E peek() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}/*** 获取头部元素但不删除，如果此列表为空，则返回 null */public E peekFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}/*** 获取尾部元素但不删除，如果此列表为空，则返回 null*/public E peekLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : l.item;}
poll()、pollFirst()、pollLast() 详解
/*** 获取并删除头部元素，如果此列表为空，则返回 null */public E poll() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}/*** 获取并删除头部元素，如果此列表为空，则返回 null */public E pollFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}/*** 获取并删除尾部元素，如果此列表为空，则返回 null */public E pollLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : unlinkLast(l);}
pop()、push(E e) 详解
/*** 从此列表表示的堆栈中弹出一个元素*/public E pop() {return removeFirst();}/*** 将元素推送到由此列表表示的堆栈上*/public void push(E e) {addFirst(e);}
toArray()、toArray(T[] a) 详解
/*** 以正确的顺序（从第一个到最后一个元素）返回一个包含此列表中所有元素的数组*/public Object[] toArray() {//创建同等大小数组Object[] result = new Object[size];int i = 0;//循环获取节点元素for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)result[i++] = x.item;//返回元素集合return result;}/*** 以正确的顺序返回一个包含此列表中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; * 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型*/public <T> T[] toArray(T[] a) {//如果指定数组小于元素数，创建新数组if (a.length < size)a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);int i = 0;Object[] result = a;//循环获取节点元素for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)result[i++] = x.item;//适应大小if (a.length > size)a[size] = null;//返回元素集合return a;}
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