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  • 2021-03-09 06:07:29

    ArrayList

    顾名思义,arraylist内部实现为维护一个数组

    其优点为:随机存取元素的效率为o(1)

    缺点:由于内存必须是连续的,所以插入一个元素的效率较低,删除一个非结尾的元素效率较低

    其具体Arraylist插入的内部实现,根据源码可知

    如果当前数组长度不够插个一块新的元素,则新建一块其大小为当前大小*1.5+1的数组,

    并拷贝当前元素到新的数组

    其具体arraylist删除元素的内部实现,根据其源码可知

    若要删除的元素为最后一个元素则直接设置最后一个元素的值为null 并且size减一

    否则移动从要删除元素后面的所有元素前进一格,设置最后一个元素的值为null 并且size减一

    LinkedList

    顾名思义,LinkedList内部实现为维护一个链表(双端链表)

    LinkedList是一个标准的双端链表,实际下面的优缺点是数据结构的基本知识

    其优点为:可以充分利用计算机内存空间,实现灵活的内存动态管理

    由于内存不必连续,链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度

    其缺点为: 查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间

    ArrayList相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

    更多相关内容
  • 双向链表:(LinkedList) 链表的一种,也叫双链表。 它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。 所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。 属性 ...

    售船商

    双向链表: LinkedList★★★
    在这里插入图片描述升级版:堆栈+队列
    优点:插入、删除元素效率较高,
    允许插入重复值
    缺点:访问查询效率较低
    返回:船坞
    公告牌:双向链表:(LinkedList)
    链表的一种,也叫双链表。
    它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。
    所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

    操作指南

    售船商:我来为您介绍一下!
    您或许已经拥有了Array,ArrayList和List,不过它们都有一个重大的缺陷!
    那就是从数组的中间位置删除或插入一个元素需要付出很大的代价
    其原因是数组中处于被删除元素之后的所有元素都要向数组的前端移动。
    Hades:我可以这样理解吗?
    就是说,乘坐那些船有个死规则,舱位中间不允许有空房间,一旦中间有人搬走,后面所有人必须全部向前挪动一个房间,这个动作,真是牵一发动全身!
    售船商:没错,如果不想遵守这个规则,可以,您就要了解下LinkedList了。
    LinkedList(底层是由链表实现的)是基于链表的数据结构,
    很好的解决了数组删除插入效率低的问题,
    且不用动态的扩充数组的长度。
    Hades心想:
    有这等好事?!那我愿闻其详。
    售船商:没有能解决一切问题的船,选什么船要看你的实际场景。
    List是数组链表
    LinkedList是指针链表
    选择List还是LinkedList要看你的使用特点.
    数组链表访问快,复杂度O(1),但是添加删除复杂度O(n)
    指针链表访问复杂度是O(n),但是添加删除很快O(1)
    Hades:
    你这样说我又晕了,能不能说得简单点。
    售船商:这样吧,首先我来介绍一下这艘船的优点。
    如果要插入一个元素到链表的中间位置,会非常的快,
    原因是,如果插入,
    只需要修改上一个元素的Next与下一个元素的Previous的引用即可。
    Hades:你的意思是,
    如果一批船员上船,每个人都已经记住了自己的前面和后面排的分别是谁。
    接着,大家随意分房间,如果有新船员上了船,只需要告知另外两个队员这个新来的名字即可。
    售船商:对,那么下面我来介绍一下这艘船的缺点。
    链表只能是一个接着一个的访问,
    这样就要用较长的时间来查找定位位于链表中间的元素。
    换言之:我必须挨家挨户的敲门才能知道里面到底是谁。
    Hades:我能这样理解吗?
    这船安排座次很方便,因为它的规则就是,我永远只关注自己前后的两位兄弟,其他一律不管。然而,我要想知道船上都住了谁,那就很麻烦,必须敲开所有兄弟的门,对吧?
    售船商:是这样的。您真是一位睿智的船长!
    让您来销售这艘船,我想销量一定超过我了。

    属性

    属性说明
    Count返回链表中的元素个数
    First返回链表中的第一个节点
    Last返回最后一个节点

    方法:查找

    船长:所有船员上船后,我只能看见船首和船尾的两个人,其余人都在自己的船舱内,我要通过这两个人去找到其他人。

    方法搜索元素
    Contains()搜索某元素,找到返回TRUE,否则返回FALSE
    Find()从链表头开始找某元素,并返回他的节点类,LinkedListNode<T>
    FindLast()与Find()类似,不同的是从尾部开始搜索

    方法:添加

    Add方法添加元素
    AddBefore()在某节点的前面
    AddAfter()在某节点的后面
    AddFirst()在链表的头部
    AddLast()在链表的尾部
    Add 上船:登船演练

    方法:删除

    Remove方法删除元素
    Remove()删除指定的一个匹配对像
    RemoveFirst()删除链表的头部元素
    RemoveLast()删除链表的尾表元素
    Clear()清除所有的元素
    Remove 伤亡:登船演练

    方法详解:动态更新

    返回:船坞

    泰坦的肩膀

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    旋涡:C#中链表的用使用LinkedList

    旋涡:C#LinkedList链表

    展开全文
  • LinkedList是双向链表的数据结构,底层是用链表实现,是由相互引用的节点组成的双向链表,当插入数据到某个位置时,这个数据会形成一个新的节点,然后改变链表中对应的两个节点的引用关系就可以完成插入。...

    一丶ArrayList
    ArrayList是动态扩展数组,底层是用数组实现,插入位置有三种情况,从首位插入,中间位置插入,尾部插入。线性表的插入删除操作都是通过移动来实现的,由于数组长度固定不变,插入数据时,需要一个新的数组。1.当添加数据是在首位插入时,先将新的数据放入到新的数组内,然后将原始数组中的数据复制到新的数组。
    2.当数据插入的位置是中间位置时,先将插入位置前面的数据先放到新的数组里,再放新的数据,再复制旧的数据完成添加。3.数据尾部插入,由于不会影响其他元素,因此会直接插入到后面。
    同样,删除按位置也有三种情况:1.从头部删除,删除头结点然后移动后面的数据
    2.从中间指定位置删除,找到要删除数据的位置,删除后,后面的数据移动.3.从尾部删除:直接删除尾部数据完成删除操作。

    二、LinkedList
    LinkedList是双向链表的数据结构,底层是用链表实现,是由相互引用的节点组成的双向链表,当插入数据到某个位置时,这个数据会形成一个新的节点,然后改变链表中对应的两个节点的引用关系就可以完成插入。同样,删除数据时,删除对应节点的引用就可以完成删除操作

    下面,展示ArrayList与LinkedList的增、删、查代码对比

    添加数据操作

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    
    import org.junit.Test;
    
    public class ListAddDemo {
        @Test
        public void ArrayListTailAddTest() {
            List<String> arrList = new ArrayList<String>();
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                arrList.add("Hello World!"); // 尾部插入
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList尾部添加十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("ArrayList尾部添加操作消耗内存:" + (startMemory - endMemory)/1024 + "Kb");
        }
    
        @Test
        public void LinkedListAddTest() {
            List<String> lnkList = new LinkedList<String>();
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                lnkList.add("Hello World!");
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("LinkedList添加十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("LinkedList添加操作消耗内存:" + (startMemory - endMemory)/1024 + "Kb");
        }
    
        @Test
        public void ArrayListHeadAddTest() {
            List<String> arrList = new ArrayList<String>();
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                arrList.add(0, "Hello World!!");// 头部插入
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList头部添加十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("ArrayList头部添加操作消耗内存:" + (startMemory - endMemory)/1024 + "Kb");
        }
    }

    测试结果

    LinkedList添加十万个数据所花费的时间:5毫秒
    LinkedList添加操作消耗内存:2662Kb
    ArrayList头部添加十万个数据所花费的时间:1006毫秒
    ArrayList头部添加操作消耗内存:880Kb
    ArrayList尾部添加十万个数据所花费的时间:6毫秒
    ArrayList尾部添加操作消耗内存:1201Kb

    删除数据操作

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    
    import org.junit.Test;
    
    public class ListDelDemo {
        @Test
        public void ArrayListHeadDelTest() {
            List<String> arrList = new ArrayList<String>();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                arrList.add("Hello World!!");
            }
            List<String> arrList2 = arrList;
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = 0; i < arrList.size(); i++) {
                arrList2.remove(i); // 头部删除
                i--;
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList头部删除十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("ArrayList头部删除操作消耗内存:" + (endMemory - startMemory) + "b");
        }
    
        @Test
        public void LinkedListDelTest() {
            List<String> lnklist = new LinkedList<String>();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                lnklist.add("Hello World!");
            }
            List<String> lnkList2 = lnklist;
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = 0; i < lnklist.size(); i++) {
                lnkList2.remove(i);
                i--;
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("LinkedList删除十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("LinkedList删除操作消耗内存:" + (endMemory - startMemory) + "b");
        }
    
        @Test
        public void ArrayListDelTailTest() {
            List<String> arrList = new ArrayList<String>();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                arrList.add(0, "Hello World!!");// 头部插入
            }
            List<String> arrList2 = arrList;
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (int i = arrList.size() - 1; i >= 0; i--) {
                arrList2.remove(i); // 尾部删除
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList尾部删除十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("ArrayList尾部删除操作消耗内存:" + (endMemory - startMemory) + "b");
        }
    
    }

    测试结果

    ArrayList头部删除十万个数据所花费的时间:997毫秒
    ArrayList头部删除操作消耗内存:0b
    ArrayList尾部删除十万个数据所花费的时间:3毫秒
    ArrayList尾部删除操作消耗内存:0b
    LinkedList删除十万个数据所花费的时间:5毫秒
    LinkedList删除操作消耗内存:0b

    查询数据操作

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    
    import org.junit.Test;
    
    public class ListQueryDemo {
        @Test
        public void ArrayQueryTest(){
            List<String> arrList=new ArrayList<String>();
            for(int i=0;i<100000;i++){
                arrList.add("Hello World!");
            }
            long startTime=System.currentTimeMillis();
            long startMemory=Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for(int j=0;j<arrList.size();j++){
                int list=arrList.indexOf(j);
            }
            long endTime=System.currentTimeMillis();
            long endMemory=Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList查询操作消耗时间:"+(endTime-startTime)+"毫秒");
            System.out.println("ArrayList查询操作消耗内存:"+(startMemory-endMemory)/1024+"Kb");
        }
    
        @Test
        public void LinkedQueryTest(){
            List<String> lnkList=new LinkedList<String>();
            for(int i=0;i<100000;i++){
                lnkList.add("Hello World!");
            }
            long startTime=System.currentTimeMillis();
            long startMemory=Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for(int j=0;j<lnkList.size();j++){
                int list=lnkList.indexOf(j);
            }
            long endTime=System.currentTimeMillis();
            long endMemory=Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("LinkedList查询操作消耗时间:"+(endTime-startTime)+"毫秒");
            System.out.println("LinkedList查询操作消耗内存:"+(startMemory-endMemory)/1024+"Kb");
        }
    
    }
    

    测试结果

    ArrayList查询操作消耗时间:6074毫秒
    ArrayList查询操作消耗内存:665Kb
    LinkedList查询操作消耗时间:26755毫秒
    LinkedList查询操作消耗内存:1996Kb

    有一个值得思考的问题

    当ArrayList通过foreach循环遍历删除时会出错

    import java.util.ArrayList;
    
    public class ListDelTest {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                arrList.add("Hello World!");
            }
            ArrayList<String> arrList2 = arrList;
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            long startMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            for (String a : arrList) {
                arrList2.remove(a);
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long endMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
            System.out.println("ArrayList删除十万个数据所花费的时间:" + (endTime - startTime) + "毫秒");
            System.out.println("ArrayList删除操作消耗内存:" + (endMemory - startMemory) + "b");
        }
    }

    这里写图片描述
    找到报错的源码:

      public E next() {
                checkForComodification();
                int i = cursor;
                if (i >= size)
                    throw new NoSuchElementException();
                Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
                if (i >= elementData.length)
                    throw new ConcurrentModificationException();
                cursor = i + 1;
                return (E) elementData[lastRet = i];
            }
    
      final void checkForComodification() {
                if (modCount != expectedModCount)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }

    究其原因:foreach循环会根据list创建iterator对象,然后使用iterator进行遍历,在遍历过程中,List修改了元素,进行了remove操作,List中modCount会发生改变,而生成iterator时会保留一个参数expectedModCount,当这个参数与modCount不一致时会抛出异常。
    下面给出ArrayList里remove()方法源码,

     public boolean remove(Object o) {
            if (o == null) {
                for (int index = 0; index < size; index++)
                    if (elementData[index] == null) {
                        fastRemove(index);
                        return true;
                    }
            } else {
                for (int index = 0; index < size; index++)
                    if (o.equals(elementData[index])) {
                        fastRemove(index);
                        return true;
                    }
            }
            return false;
        }
        private void fastRemove(int index) {
            modCount++;
            int numMoved = size - index - 1;
            if (numMoved > 0)
                System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                                 numMoved);
            elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
        }

    从源码中可以发现,进行remove操作时,modCount会+1,而exceptedModCount没有发生改变,从而出现错误。查看源码时,细心一点会发现Iterator中也有一个remove()方法

    public void remove() {
                if (lastRet < 0)
                    throw new IllegalStateException();
                checkForComodification();
    
                try {
                    ArrayList.this.remove(lastRet);
                    cursor = lastRet;
                    lastRet = -1;
                    expectedModCount = modCount;
                } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                    throw new ConcurrentModificationException();
                }
            }

    可以看出,Iterator多了一个操作,exceptedModCount=modCount;从而不会出错。
    因此,使用迭代器遍历进行删除操作时,使用迭代器里的remove()方法,就不会出现错误。

    总结

    ArrayList的优点在于可以顺序存储,随机存取,数据元素与位置相关联,因此查找效率高,索引遍历快,尾部插入与删除的速度与LinkedList的速相差无几。
    缺点:线程不安全,插入与删除慢,需要通过移动元素来实现,因此效率低。
    LinkedList的优点在于删除和添加数据所消耗的资源较少,且比ArrayList效率高。
    缺点:线程不安全,查找消耗的资源大,效率低,不能随机访问。


    展开全文
  • 假如今天你去面试了,面试官问你,arraylist和linkedlist有什么特点?我相信基本准备过或者说学习过的人应该都对答如流吧,底层实现,数据结构,数组,链表,查找效率,增删效率等等,这些基本上搜索引擎可以随便...

    假如今天你去面试了,面试官问你,arraylist和linkedlist有什么特点?我相信基本准备过或者说学习过的人应该都对答如流吧,底层实现,数据结构,数组,链表,查找效率,增删效率等等,这些基本上搜索引擎可以随便找到,而且基本上所有的文章差不多都是那点儿货,大家也把这些东西奉若真理,人云亦云,其实只需要非常简单的代码就可以测试这个结论到底对不对。

    实现原理

    简单的说一下实现原理吧,有助于下面内容的展开,不过我估计大家也应该很清楚了,所以就简单带过

    • ArrayList:
      虽然叫list,底层是通过数组来实现,也就是一块连续的内存,初始化默认大小是10,每次扩容为1.5倍

    • LinkedList
      java中的链表,内部定义了Node类,类中item用于存储数据,两个Node类分别为prev和next来实现双向链表,每次新增元素时new Node()

    目前熟知的优缺点

    • ArrayList
      优点:由于底层实现是数组,查找效率为O(1)
      缺点:插入和删除操作需要移动所有受影响的元素,效率相对较低

    • LinkedList
      优点:插入和删除时只需要添加或删除前后对象的引用,插入较快
      缺点:在内存中存储不连续,只能通过遍历查询,效率相对较低

    测试

    首先由于数组的特性,所以插入操作的话我们分为三种情况:从头部插入,从中间插入和从尾部插入

    **测试结果肯定机器性能和当时运行状况的影响,由于只是简单的测试,并不需要非常复杂严谨的测试策略,我这里基本也就是一个情况跑5~10次,而且代码也只是简单的单线程循环插入操作,大体测试结果和趋势是没问题的

        @Test
        public void addFromHeaderTestArray() {
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
            int i = 0;
    
            long timeStart = System.nanoTime();
    
            while (i < 100) {
                list.add(0, i);
                i++;
            }
            long timeEnd = System.nanoTime();
            System.out.println("ArrayList cost" + (timeEnd - timeStart));
        }
    
        @Test
        public void addFromHeaderTestLinked() {
            LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
            int i = 0;
            long timeStart = System.nanoTime();
            while (i < 100) {
                list.addFirst(i);
                i++;
            }
            long timeEnd = System.nanoTime();
    
            System.out.println("LinkedList cost" + (timeEnd - timeStart));
        }
    

    代码比较简单,只贴出来一段了,每次改一下循环次数和add方法就可以了,以下时间单位均为纳秒

    • 头部插入
      测试结果(100条):
    name/times12345
    ArrayList88300849001017009380088100
    LinkedList6840071200886009330096000

    只测试了100条的情况,结果符合预期,这里我特意放了一条特殊情况,因为我们的实验确实比较简单不够复杂和系统,结果跟当时电脑的运行状况有关,但是我们这里只是插入100条,如果你换成10000条,你就会发现差距相当明显了,而且不管跑多少次,都不会出现ArrayList更快的情况,这里具体结果不贴了,有兴趣自己跑一下,结论是没问题的。

    • 中间插入
            while (i < 100) {
                int temp = list.size();
                list.add(temp / 2, i);
                i++;
            }
    

    测试结果(100条):

    |name/times|1|2|3|4|5|
    |—|
    |ArrayList|128300|92800|106300|77600|90700|
    |LinkedList|175100|210900|164200|164200|195700|

    测试结果(10000条):

    name/times1234
    ArrayList9745300103199001098680011696600
    LinkedList66968400632694007095490065432600

    这次中间插入分别测试了100条和10000条,是不是有点儿慌了?怎么和自己学的不一样了?从中间插入居然ArrayList更快?

    • 尾部插入
            while (i < 10000) {
               list.add(i);
               i++;
           }
    

    测试结果(100条):

    name/times12345
    ArrayList3210023600235002780016100
    LinkedList7220073400702007480090000

    结果已经很明显了,只贴了100条的数据,有兴趣可以自己试试,插入更多条也还是ArrayList更快,怎么样?看到这里是不是颠覆认知了

    测试结果
    头部插入:ArrayList>LinkedList
    中间插入:ArrayList<LinkedList
    尾部插入:ArrayList<LinkedList

    结果分析
    头部插入:由于ArrayList头部插入需要移动后面所有元素,所以必然导致效率低
    中间插入:查看源码会注意到LinkedList的中间插入其实是先判断插入位置距离头尾哪边更接近,然后从近的一端遍历找到对应位置,而ArrayList是需要将后半部分的数据复制重排,所以两种方式其实都逃不过遍历的操作,相对效率都很低,但是从实验结果我们可以看到还是ArrayList更胜一筹,我猜测这与数组在内存中是连续存储有关
    尾部插入:ArrayList并不需要复制重排数据,所以效率很高,这也应该是我们日常写代码时的首选操作,而LinkedList由于还需要new对象和变换指针,所以效率反而低于ArrayList

    删除操作这里不做实验了,但是可以明确的告诉大家,结果是一样的,因为逻辑和添加操作并没有什么区别

    数组扩容
    再说一下数组扩容的问题,虽然ArrayList存在扩容的效率问题,但这只是在容量较小的时候,假如初始是10,第一次扩容结束是15,没有增加太多,但是如果是10000,那么扩容后就到了15000,实际上越往后每次扩容对后续性能影响越小,而且即便存在扩容问题,实验结果表明还是优于LinkedList的。

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空空如也

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