Как устроены элементы LinkedList

1️⃣ Как кратко ответить

Элементы LinkedList в Java представлены узлами, каждый из которых содержит данные и ссылки на предыдущий и следующий узлы. Это позволяет эффективно добавлять и удалять элементы в середине списка, но требует больше памяти по сравнению с ArrayList из-за хранения ссылок.

2️⃣ Подробное объяснение темы

LinkedList — это структура данных, которая представляет собой последовательность элементов, где каждый элемент связан с предыдущим и следующим. В Java LinkedList реализован как двусвязный список, что означает, что каждый элемент (узел) содержит ссылки на оба соседних элемента.

Структура узла

Каждый узел в LinkedList состоит из трех основных частей:

1. Данные (data): Это объект, который хранится в узле. Это может быть любой тип данных, включая пользовательские объекты.
2. Ссылка на предыдущий узел (prev): Указатель на предыдущий узел в списке. Если узел является первым, эта ссылка будет null.
3. Ссылка на следующий узел (next): Указатель на следующий узел в списке. Если узел является последним, эта ссылка будет null.

Пример кода

class Node<E> {
    E data; // Данные, хранящиеся в узле
    Node<E> prev; // Ссылка на предыдущий узел
    Node<E> next; // Ссылка на следующий узел
​
    Node(E data) {
        this.data = data; // Инициализация данных
        this.prev = null; // Изначально предыдущий узел отсутствует
        this.next = null; // Изначально следующий узел отсутствует
    }
}

Как работает LinkedList

• Добавление элемента: Чтобы добавить элемент в LinkedList, создается новый узел. Если добавление происходит в конец списка, ссылка next последнего узла обновляется, чтобы указывать на новый узел, а ссылка prev нового узла указывает на предыдущий последний узел.
• Удаление элемента: При удалении узла ссылки prev и next соседних узлов обновляются, чтобы исключить удаляемый узел из цепочки.
• Поиск элемента: Поиск элемента в LinkedList требует обхода списка от начала до конца, что делает его менее эффективным по сравнению с ArrayList для операций поиска.

Применение

LinkedList полезен, когда требуется частое добавление и удаление элементов в середине списка, так как эти операции выполняются за постоянное время O(1). Однако, из-за необходимости хранения дополнительных ссылок, LinkedList требует больше памяти и менее эффективен для операций случайного доступа, таких как получение элемента по индексу, которые выполняются за линейное время O(n).

Пример использования

import java.util.LinkedList;
​
public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>(); // Создание нового LinkedList
​
        list.add("A"); // Добавление элемента в конец списка
        list.add("B");
        list.add("C");
​
        list.addFirst("Start"); // Добавление элемента в начало списка
        list.addLast("End"); // Добавление элемента в конец списка
​
        list.remove("B"); // Удаление элемента по значению
​
        for (String item : list) {
            System.out.println(item); // Вывод всех элементов списка
        }
    }
}

В этом примере создается LinkedList строк, в который добавляются и удаляются элементы. Использование методов addFirst и addLast демонстрирует добавление элементов в начало и конец списка, а метод remove показывает удаление элемента.