在 ArrayList 与 LinkedList 中间插入 [重复]

Posted 2023-02-19

【中文标题】在 ArrayList 与 LinkedList 中间插入 [重复]

【英文标题】：Insertion in the middle of ArrayList vs LinkedList [duplicate]

【发布时间】：2013-10-17 01:04:40

【问题描述】：

在 Java 的上下文中交谈。如果我想在ArrayList 或linkedList 的中间插入，我被告知Arraylist 的性能会非常糟糕。

我知道这是因为，我们需要移动所有元素然后进行插入。这应该是 n/2 的顺序，即 O(n)。

但linkedList 不一样。对于链表，我们需要遍历直到找到中间，然后进行指针操作。在这种情况下，也需要 O(n) 时间。不会吧？

谢谢

【问题讨论】：

可能更适合程序员 stackexchange

ArrayList 和 LinkedList 的任意插入都是 O(n)（对于平均和最坏情况的性能）。然后问题归结为哪个系数更大。分析并找出答案。

@dardo - 这里很好...... IMO

我不是说这里不能回答，只是说它可能会得到程序员更多的关注。

【参考方案1】：

这里的原因是链表中的元素没有真正的移动。链表由节点构成，每个节点都包含一个元素和指向下一个节点的指针。将元素插入列表只需要几件事：

创建一个新节点来保存元素； 将前一个节点的next指针设置为新节点； 将新节点的next指针设置为列表中的下一个元素。

如果您曾经制作过回形针链，您可以将每个回形针视为它链的开始，以及它之后的所有回形针。要将新的回形针插入链条中，您只需在新回形针所在的位置断开回形针，然后插入新回形针即可。 LinkedList 就像一个回形针链。

ArrayList 有点像pillbox 或mancala board，其中每个隔间只能容纳一件物品。如果你想在中间插入一个新元素（并使所有元素保持相同的顺序），你将不得不在那个位置之后移动 everything。

在链表中给定节点之后的插入是恒定时间，只要您已经拥有对该节点的引用（在 Java 中使用 ListIterator），并到达该位置通常需要与节点位置成线性关系的时间。也就是说，到达第_n_个节点需要n个步骤。在数组列表（或数组，或任何基于连续内存的结构，实际上）中，列表中第_n_个元素的地址只是（第一个元素的地址）+n×（元素的大小），一个微不足道的算术，我们的计算设备支持快速访问任意内存地址。

【讨论】：

和 ArrayList 试图总是有大约 10 个空元素来处理扩展，因此通过在中间插入，它将数组克隆到元素重新排序之上的另一个数组。跨度>

@RichardTingle 这就是我要提出的观点，它必须重新排序元素，并在使用ArrayList 时克隆它。所以这个“简单”任务会发生更多的操作。

@Joshua Taylor 但是为此，无论如何您都需要遍历列表直到插入点。 shifting 过程成本高吗？如果是这样，你能告诉我为什么会这样吗？因为否则，即使是 LinkedList 也需要 n/2 步才能到达列表的中间进行插入。

@Kraken 您忘记了每次向ArrayList 添加元素时，它都必须创建一个全新的ArrayList 并克隆所有元素。它通过迭代内部化数组来做到这一点。因此，这比使用某种链接列表简单地更改几个引用要多得多。

@SnakeDoc 您可以在数组中预先分配空间并决定何时这样做（使用ensureCapacity）。此外，当需要重新分配时，我正在查看的 JDK 将增长 1.5 times。

【参考方案2】：

我认为，在分析复杂性时，您需要考虑您正在使用的 metric。在ArrayList 中，您的指标是shuffling，这只是赋值。但这是一个相当复杂的操作。

另一方面，您使用的是LinkedList，而您只是在寻找参考。实际上，您只执行 1 次插入。因此，虽然算法复杂性最终会相似，但在O(n) 时间执行的实际过程是不同的。对于ArrayList，它正在执行大量内存操作。对于LinkedList，它只是在读取。

对于那些说他不懂 LinkedLists 的人

LinkedList 只有一个指向开头和一个指针在结尾。它不会自动知道要删除的节点后面的节点（除非它是双向链表），因此您需要遍历列表，从一开始就创建一个临时指针，直到您来到您要删除的节点之前的节点，我相信这是OP正在讨论的。