arrayList和LinkedList区别

Posted 2021-02-17 ivoo

简述：

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于双链表的数据结构。 
2.对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。 
3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。 

一句话总结：

ArrayList 是动态数组结构，有索引，查询快（时间复杂度O（1）），增删慢（因为要移动索引）

LinkedList是链表结构，无索引，有指向前后的指针，查询需要从头开始向下寻找（时间复杂度O（n)),增删快（只需要修改链表中指针的指向，不需要移动其他）

 

一、 ArrayList

1.概述：

• 以数组实现。节约空间，但数组有容量限制。超出限制时会增加50%容量，用System.arraycopy()复制到新的数组，因此最好能给出数组大小的预估值。默认第一次插入元素时创建大小为10的数组。
• 按数组下标访问元素—get(i)/set(i,e) 的性能很高，这是数组的基本优势。
• 直接在数组末尾加入元素—add(e)的性能也高，但如果按下标插入、删除元素—add(i,e), remove(i), remove(e)，则要用System.arraycopy()来移动部分受影响的元素，性能就变差了，这是基本劣势。

//官方文档
Resizable-array implementation of the {@code List} interface.  Implements
  all optional list operations, and permits all elements, including
  {@code null}.  In addition to implementing the {@code List} interface,
  this class provides methods to manipulate the size of the array that is
  used internally to store the list.  (This class is roughly equivalent to
  {@code Vector}, except that it is unsynchronized.)

　　

ArrayList是一个相对来说比较简单的数据结构，最重要的一点就是它的自动扩容，可以认为就是我们常说的“动态数组”。

2. add函数 

当我们在ArrayList中增加元素的时候，会使用add函数。他会将元素放到末尾。具体实现如下：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

 

3.set和get函数 

Array的set和get函数就比较简单了，先做index检查，然后执行赋值或访问操作：

public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}
public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return elementData(index);
}

 

 

4.remove函数

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // 把后面的往前移
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // 把最后的置null
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    return oldValue;
}

 

 

二、LinkedList

1. 概述

• 以双向链表实现。链表无容量限制，但双向链表本身使用了更多空间，也需要额外的链表指针操作。
• 按下标访问元素—get(i)/set(i,e) 要悲剧的遍历链表将指针移动到位(如果i>数组大小的一半，会从末尾移起)。
• 插入、删除元素时修改前后节点的指针即可，但还是要遍历部分链表的指针才能移动到下标所指的位置，只有在链表两头的操作—add()，addFirst()，removeLast()或用iterator()上的remove()能省掉指针的移动。

LinkedList是一个简单的数据结构，与ArrayList不同的是，他是基于链表实现的。

Doubly-linked list implementation of the List and Deque interfaces. Implements all optional list operations, and permits all elements (including null).

 

2. set和get函数 

public E set(int index, E element) {
    checkElementIndex(index);
    Node<E> x = node(index);
    E oldVal = x.item;
    x.item = element;
    return oldVal;
}
public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

 

这两个函数都调用了node函数，该函数会以O(n/2)的性能去获取一个节点，具体实现如下所示：

Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

 

就是判断index是在前半区间还是后半区间，如果在前半区间就从head搜索，而在后半区间就从tail搜索。而不是一直从头到尾的搜索。如此设计，将节点访问的复杂度由O(n)变为O(n/2)。

 

三、问题

（1）删除一个ArrayList中所有值为0的元素

如果选择直接遍历删除，是有问题的

 

错误方法1：

private void remove(ArrayList<Integer> list) {//直接遍历删除对应索引
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (list.get(i) == 0) {
                list.remove(i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

 

 

 

错误方法2：

private void remove2(ArrayList<Integer> list){//直接遍历删除对应object元素
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i :list) {
            if (i == 0) {
                list.remove((Integer) i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

 

报错原因参考：http://www.cnblogs.com/huangjinyong/p/9455163.html

 

 正确方法：

private void remove3(ArrayList<Integer> list){//倒序遍历删除对应索引元素
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i = list.size()-1; i >=0; i--) {
            if (list.get(i) == 0) {
                list.remove(i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

因为数组倒序遍历时即使发生元素删除也不影响后序元素遍历。

接着解释一下实例二的错误原因。错误二产生的原因却是foreach写法是对实际的Iterable、hasNext、next方法的简写，问题同样处在上文的fastRemove方法中，可以看到第一行把modCount变量的值加一，但在ArrayList返回的迭代器（该代码在其父类AbstractList中）：

 

使用迭代器：

 这里会做迭代器内部修改次数检查，因为上面的remove(Object)方法修改了modCount的值，所以才会报出并发修改异常。要避免这种情况的出现则在使用迭代器迭代时（显示或for-each的隐式）不要使用ArrayList的remove，改为用Iterator的remove即可。

 

private void remove4(ArrayList<Integer> list){
        System.out.println("删除前:   " + list);
        Iterator<Integer> integerIterator = list.iterator();
        while (integerIterator.hasNext()){
            if (0==integerIterator.next()){
                integerIterator.remove();
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

 

完整代码

public class ArrayListRemove {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayListRemove arrayListRemove = new ArrayListRemove();
        ArrayList list = arrayListRemove.initList();
//        arrayListRemove.remove(list);
//        arrayListRemove.remove2(list);
//        arrayListRemove.remove3(list);
        arrayListRemove.remove4(list);
    }

    private ArrayList initList() {//生成ArrayList
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(0);
        list.add(0);
        list.add(5);
        list.add(3);
        list.add(2);
        list.add(3);
        return list;
    }

    private void remove(ArrayList<Integer> list) {//直接遍历删除对应索引
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (list.get(i) == 0) {
                list.remove(i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

    private void remove2(ArrayList<Integer> list){//直接遍历删除对应object元素
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i :list) {
            if (i == 0) {
                list.remove((Integer) i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

    private void remove3(ArrayList<Integer> list){//倒序遍历删除对应索引元素
        System.out.println("删除前:   " + list);
        for (int i = list.size()-1; i >=0; i--) {
            if (list.get(i) == 0) {
                list.remove(i);
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }

    private void remove4(ArrayList<Integer> list){//使用迭代器
        System.out.println("删除前:   " + list);
        Iterator<Integer> integerIterator = list.iterator();
        while (integerIterator.hasNext()){
            if (0==integerIterator.next()){
                integerIterator.remove();
            }
        }
        System.out.println("删除后:   " + list);
    }
}

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