一、源碼解析
1、 LinkedList類定義
2、LinkedList數據結構原理
3、私有屬性
4、構造方法
5、元素添加add()及原理
6、刪除數據remove()
7、數據獲取get()
8、數據復制clone()與toArray()
9、遍歷數據：Iterator()
二、ListItr
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public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
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LinkedList?是一個繼承于AbstractSequentialList的雙向鏈表。它也可以被當作堆棧、隊列或雙端隊列進行操作。
LinkedList?實現?List?接口，能對它進行隊列操作。
LinkedList?實現?Deque?接口，即能將LinkedList當作雙端隊列使用。
LinkedList?實現了Cloneable接口，即覆蓋了函數clone()，能克隆。
LinkedList?實現java.io.Serializable接口，這意味著LinkedList支持序列化，能通過序列化去傳輸。
LinkedList?是非同步的。
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為什么要繼承自AbstractSequentialList ?
AbstractSequentialList?實現了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)這些骨干性函數。降低了List接口的復雜度。這些接口都是隨機訪問List的，LinkedList是雙向鏈表；既然它繼承于AbstractSequentialList，就相當于已經實現了“get(int index)這些接口”。
此外，我們若需要通過AbstractSequentialList自己實現一個列表，只需要擴展此類，并提供 listIterator() 和 size() 方法的實現即可。若要實現不可修改的列表，則需要實現列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。
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LinkedList的類圖關系：
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LinkedList底層的數據結構是基于雙向循環鏈表的，且頭結點中不存放數據,如下：
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既然是雙向鏈表，那么必定存在一種數據結構——我們可以稱之為節點，節點實例保存業務數據，前一個節點的位置信息和后一個節點位置信息，如下圖所示：
?LinkedList中之定義了兩個屬性：
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1 private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null); 2 private transient int size = 0;
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header是雙向鏈表的頭節點，它是雙向鏈表節點所對應的類Entry的實例。Entry中包含成員變量： previous, next, element。其中，previous是該節點的上一個節點，next是該節點的下一個節點，element是該節點所包含的值。?
size是雙向鏈表中節點實例的個數。
首先來了解節點類Entry類的代碼。
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1 private static class Entry<E> {2 E element;3 Entry<E> next;4 Entry<E> previous;5 6 Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {7 this.element = element;8 this.next = next;9 this.previous = previous;
10 }
11 } ?
節點類很簡單，element存放業務數據，previous與next分別存放前后節點的信息（在數據結構中我們通常稱之為前后節點的指針）。
? ? LinkedList的構造方法:
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1 public LinkedList() {
2 header.next = header.previous = header;
3 }
4 public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
5 this();
6 addAll(c);
7 } ?
LinkedList提供了兩個構造方法。
第一個構造方法不接受參數，將header實例的previous和next全部指向header實例（注意，這個是一個雙向循環鏈表，如果不是循環鏈表，空鏈表的情況應該是header節點的前一節點和后一節點均為null），這樣整個鏈表其實就只有header一個節點，用于表示一個空的鏈表。
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執行完構造函數后，header實例自身形成一個閉環，如下圖所示：
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第二個構造方法接收一個Collection參數c，調用第一個構造方法構造一個空的鏈表，之后通過addAll將c中的元素全部添加到鏈表中。
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1 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {2 return addAll(size, c);3 }4 // index參數指定collection中插入的第一個元素的位置5 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {6 // 插入位置超過了鏈表的長度或小于0，報IndexOutOfBoundsException異常7 if (index < 0 || index > size)8 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+9 ", Size: "+size);
10 Object[] a = c.toArray();
11 int numNew = a.length;
12 // 若需要插入的節點個數為0則返回false，表示沒有插入元素
13 if (numNew==0)
14 return false;
15 modCount++;//否則，插入對象，鏈表修改次數加1
16 // 保存index處的節點。插入位置如果是size，則在頭結點前面插入，否則在獲取index處的節點插入
17 Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index));
18 // 獲取前一個節點，插入時需要修改這個節點的next引用
19 Entry<E> predecessor = successor.previous;
20 // 按順序將a數組中的第一個元素插入到index處，將之后的元素插在這個元素后面
21 for (int i=0; i<numNew; i++) {
22 // 結合Entry的構造方法，這條語句是插入操作，相當于C語言中鏈表中插入節點并修改指針
23 Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor);
24 // 插入節點后將前一節點的next指向當前節點，相當于修改前一節點的next指針
25 predecessor.next = e;
26 // 相當于C語言中成功插入元素后將指針向后移動一個位置以實現循環的功能
27 predecessor = e;
28 }
29 // 插入元素前index處的元素鏈接到插入的Collection的最后一個節點
30 successor.previous = predecessor;
31 // 修改size
32 size += numNew;
33 return true;
34 } ?
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構造方法中的調用了addAll(Collection<??extends?E>?c)方法，而在addAll(Collection<??extends?E>?c)方法中僅僅是將size當做index參數調用了addAll(int?index,Collection<??extends?E>?c)方法。
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1 private Entry<E> entry(int index) {2 if (index < 0 || index >= size)3 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+4 ", Size: "+size);5 Entry<E> e = header;6 // 根據這個判斷決定從哪個方向遍歷這個鏈表7 if (index < (size >> 1)) {8 for (int i = 0; i <= index; i++)9 e = e.next;
10 } else {
11 // 可以通過header節點向前遍歷，說明這個一個循環雙向鏈表，header的previous指向鏈表的最后一個節點，這也驗證了構造方法中對于header節點的前后節點均指向自己的解釋
12 for (int i = size; i > index; i--)
13 e = e.previous;
14 }
15 return e;
16 } ?
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下面說明雙向鏈表添加元素的原理:
添加數據：add()
// 將元素(E)添加到LinkedList中public boolean add(E e) {// 將節點(節點數據是e)添加到表頭(header)之前。// 即，將節點添加到雙向鏈表的末端。addBefore(e, header);return true;}public void add(int index, E element) {addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));}private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);newEntry.previous.next = newEntry;newEntry.next.previous = newEntry;size++;modCount++;return newEntry;} ?
addBefore(E e,Entry<E> entry)方法是個私有方法，所以無法在外部程序中調用（當然，這是一般情況，你可以通過反射上面的還是能調用到的）。
addBefore(E e,Entry<E> entry)先通過Entry的構造方法創建e的節點newEntry（包含了將其下一個節點設置為entry，上一個節點設置為entry.previous的操作，相當于修改newEntry的“指針”），之后修改插入位置后newEntry的前一節點的next引用和后一節點的previous引用，使鏈表節點間的引用關系保持正確。之后修改和size大小和記錄modCount，然后返回新插入的節點。
下面分解“添加第一個數據”的步驟：
第一步：初始化后LinkedList實例的情況：
第二步：初始化一個預添加的Entry實例（newEntry）。
Entry newEntry = newEntry(e, entry, entry.previous);
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第三步：調整新加入節點和頭結點（header）的前后指針。
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.previous即header，newEntry.previous.next即header的next指向newEntry實例。在上圖中應該是“4號線”指向newEntry。
newEntry.next.previous = newEntry;
newEntry.next即header，newEntry.next.previous即header的previous指向newEntry實例。在上圖中應該是“3號線”指向newEntry。
調整后如下圖所示：
圖——加入第一個節點后LinkedList示意圖
下面分解“添加第二個數據”的步驟：
第一步：新建節點。
圖——添加第二個節點
第二步：調整新節點和頭結點的前后指針信息。
圖——調整前后指針信息
添加后續數據情況和上述一致，LinkedList實例是沒有容量限制的。
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總結，addBefore(E e,Entry<E> entry)實現在entry之前插入由e構造的新節點。而add(E e)實現在header節點之前插入由e構造的新節點。為了便于理解，下面給出插入節點的示意圖。
public void addFirst(E e) {addBefore(e, header.next);}public void addLast(E e) {addBefore(e, header);} ?看上面的示意圖，結合addBefore(E e,Entry<E> entry)方法，很容易理解addFrist(E e)只需實現在header元素的下一個元素之前插入，即示意圖中的一號之前。addLast(E e)只需在實現在header節點前（因為是循環鏈表，所以header的前一個節點就是鏈表的最后一個節點）插入節點（插入后在2號節點之后）。
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? ? 清除數據clear()
1 public void clear() {2 Entry<E> e = header.next;3 // e可以理解為一個移動的“指針”，因為是循環鏈表，所以回到header的時候說明已經沒有節點了4 while (e != header) {5 // 保留e的下一個節點的引用6 Entry<E> next = e.next;7 // 解除節點e對前后節點的引用8 e.next = e.previous = null;9 // 將節點e的內容置空
10 e.element = null;
11 // 將e移動到下一個節點
12 e = next;
13 }
14 // 將header構造成一個循環鏈表，同構造方法構造一個空的LinkedList
15 header.next = header.previous = header;
16 // 修改size
17 size = 0;
18 modCount++;
19 } ?
? ?數據包含 contains(Object?o)
public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) != -1;}// 從前向后查找，返回“值為對象(o)的節點對應的索引” 不存在就返回-1 public int indexOf(Object o) {int index = 0;if (o==null) {for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {if (e.element==null)return index;index++;}} else {for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {if (o.equals(e.element))return index;index++;}}return -1;} indexOf(Object?o)判斷o鏈表中是否存在節點的element和o相等，若相等則返回該節點在鏈表中的索引位置，若不存在則放回-1。
contains(Object?o)方法通過判斷indexOf(Object?o)方法返回的值是否是-1來判斷鏈表中是否包含對象o。
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幾個remove方法最終都是調用了一個私有方法：remove(Entry<E>?e)，只是其他簡單邏輯上的區別。下面分析remove(Entry<E>?e)方法。
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1 private E remove(Entry<E> e) {2 if (e == header)3 throw new NoSuchElementException();4 // 保留將被移除的節點e的內容5 E result = e.element;6 // 將前一節點的next引用賦值為e的下一節點7 e.previous.next = e.next;8 // 將e的下一節點的previous賦值為e的上一節點9 e.next.previous = e.previous;
10 // 上面兩條語句的執行已經導致了無法在鏈表中訪問到e節點，而下面解除了e節點對前后節點的引用
11 e.next = e.previous = null;
12 // 將被移除的節點的內容設為null
13 e.element = null;
14 // 修改size大小
15 size--;
16 modCount++;
17 // 返回移除節點e的內容
18 return result;
19 } ?
由于刪除了某一節點因此調整相應節點的前后指針信息，如下：
e.previous.next = e.next;//預刪除節點的前一節點的后指針指向預刪除節點的后一個節點。?
e.next.previous = e.previous;//預刪除節點的后一節點的前指針指向預刪除節點的前一個節點。?
清空預刪除節點：
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
交給gc完成資源回收，刪除操作結束。
與ArrayList比較而言，LinkedList的刪除動作不需要“移動”很多數據，從而效率更高。
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Get(int)方法的實現在remove(int)中已經涉及過了。首先判斷位置信息是否合法（大于等于0，小于當前LinkedList實例的Size），然后遍歷到具體位置，獲得節點的業務數據（element）并返回。
注意：為了提高效率，需要根據獲取的位置判斷是從頭還是從尾開始遍歷。
// 獲取雙向鏈表中指定位置的節點 private Entry<E> entry(int index) { if (index < 0 || index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+size); Entry<E> e = header; // 獲取index處的節點。 // 若index < 雙向鏈表長度的1/2,則從前先后查找; // 否則，從后向前查找。 if (index < (size >> 1)) { for (int i = 0; i <= index; i++) e = e.next; } else { for (int i = size; i > index; i--) e = e.previous; } return e; } 注意細節：位運算與直接做除法的區別。先將index與長度size的一半比較，如果index<size/2，就只從位置0往后遍歷到位置index處，而如果index>size/2，就只從位置size往前遍歷到位置index處。這樣可以減少一部分不必要的遍歷
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clone()
1 public Object clone() {2 LinkedList<E> clone = null;3 try {4 clone = (LinkedList<E>) super.clone();5 } catch (CloneNotSupportedException e) {6 throw new InternalError();7 }8 clone.header = new Entry<E>(null, null, null);9 clone.header.next = clone.header.previous = clone.header;
10 clone.size = 0;
11 clone.modCount = 0;
12 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
13 clone.add(e.element);
14 return clone;
15 } ?調用父類的clone()方法初始化對象鏈表clone，將clone構造成一個空的雙向循環鏈表，之后將header的下一個節點開始將逐個節點添加到clone中。最后返回克隆的clone對象。
????toArray()
1 public Object[] toArray() {
2 Object[] result = new Object[size];
3 int i = 0;
4 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
5 result[i++] = e.element;
6 return result;
7 } 創建大小和LinkedList相等的數組result，遍歷鏈表，將每個節點的元素element復制到數組中，返回數組。
????toArray(T[]?a)
1 public <T> T[] toArray(T[] a) {2 if (a.length < size)3 a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(4 a.getClass().getComponentType(), size);5 int i = 0;6 Object[] result = a;7 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)8 result[i++] = e.element;9 if (a.length > size)
10 a[size] = null;
11 return a;
12 } 先判斷出入的數組a的大小是否足夠，若大小不夠則拓展。這里用到了發射的方法，重新實例化了一個大小為size的數組。之后將數組a賦值給數組result，遍歷鏈表向result中添加的元素。最后判斷數組a的長度是否大于size，若大于則將size位置的內容設置為null。返回a。
????從代碼中可以看出，數組a的length小于等于size時，a中所有元素被覆蓋，被拓展來的空間存儲的內容都是null；若數組a的length的length大于size，則0至size-1位置的內容被覆蓋，size位置的元素被設置為null，size之后的元素不變。
????為什么不直接對數組a進行操作，要將a賦值給result數組之后對result數組進行操作？
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????LinkedList的Iterator
????除了Entry，LinkedList還有一個內部類：ListItr。
????ListItr實現了ListIterator接口，可知它是一個迭代器，通過它可以遍歷修改LinkedList。
????在LinkedList中提供了獲取ListItr對象的方法：listIterator(int?index)。
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1 public ListIterator<E> listIterator(int index) {
2 return new ListItr(index);
3 } ?
該方法只是簡單的返回了一個ListItr對象。
????LinkedList中還有通過集成獲得的listIterator()方法，該方法只是調用了listIterator(int?index)并且傳入0。
????下面詳細分析ListItr。
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1 private class ListItr implements ListIterator<E> {2 // 最近一次返回的節點，也是當前持有的節點3 private Entry<E> lastReturned = header;4 // 對下一個元素的引用5 private Entry<E> next;6 // 下一個節點的index7 private int nextIndex;8 private int expectedModCount = modCount;9 // 構造方法，接收一個index參數，返回一個ListItr對象10 ListItr(int index) {11 // 如果index小于0或大于size，拋出IndexOutOfBoundsException異常12 if (index < 0 || index > size)13 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+14 ", Size: "+size);15 // 判斷遍歷方向16 if (index < (size >> 1)) {17 // next賦值為第一個節點18 next = header.next;19 // 獲取指定位置的節點20 for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++)21 next = next.next;22 } else {23 // else中的處理和if塊中的處理一致，只是遍歷方向不同24 next = header;25 for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--)26 next = next.previous;27 }28 }29 // 根據nextIndex是否等于size判斷時候還有下一個節點（也可以理解為是否遍歷完了LinkedList）30 public boolean hasNext() {31 return nextIndex != size;32 }33 // 獲取下一個元素34 public E next() {35 checkForComodification();36 // 如果nextIndex==size,則已經遍歷完鏈表，即沒有下一個節點了（實際上是有的，因為是循環鏈表，任何一個節點都會有上一個和下一個節點，這里的沒有下一個節點只是說所有節點都已經遍歷完了）37 if (nextIndex == size)38 throw new NoSuchElementException();39 // 設置最近一次返回的節點為next節點40 lastReturned = next;41 // 將next“向后移動一位”42 next = next.next;43 // index計數加144 nextIndex++;45 // 返回lastReturned的元素46 return lastReturned.element;47 }48 49 public boolean hasPrevious() {50 return nextIndex != 0;51 }52 // 返回上一個節點，和next()方法相似53 public E previous() {54 if (nextIndex == 0)55 throw new NoSuchElementException();56 57 lastReturned = next = next.previous;58 nextIndex--;59 checkForComodification();60 return lastReturned.element;61 }62 63 public int nextIndex() {64 return nextIndex;65 }66 67 public int previousIndex() {68 return nextIndex-1;69 }70 // 移除當前Iterator持有的節點71 public void remove() {72 checkForComodification();73 Entry<E> lastNext = lastReturned.next;74 try {75 LinkedList.this.remove(lastReturned);76 } catch (NoSuchElementException e) {77 throw new IllegalStateException();78 }79 if (next==lastReturned)80 next = lastNext;81 else82 nextIndex--;83 lastReturned = header;84 expectedModCount++;85 }86 // 修改當前節點的內容87 public void set(E e) {88 if (lastReturned == header)89 throw new IllegalStateException();90 checkForComodification();91 lastReturned.element = e;92 }93 // 在當前持有節點后面插入新節點94 public void add(E e) {95 checkForComodification();96 // 將最近一次返回節點修改為header97 lastReturned = header;98 addBefore(e, next);99 nextIndex++;
100 expectedModCount++;
101 }
102 // 判斷expectedModCount和modCount是否一致，以確保通過ListItr的修改操作正確的反映在LinkedList中
103 final void checkForComodification() {
104 if (modCount != expectedModCount)
105 throw new ConcurrentModificationException();
106 }
107 } ?
下面是一個ListItr的使用實例。
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1 LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();2 list.add("First");3 list.add("Second");4 list.add("Thrid");5 System.out.println(list);6 ListIterator<String> itr = list.listIterator();7 while (itr.hasNext()) {8 System.out.println(itr.next());9 }
10 try {
11 System.out.println(itr.next());// throw Exception
12 } catch (Exception e) {
13 // TODO: handle exception
14 }
15 itr = list.listIterator();
16 System.out.println(list);
17 System.out.println(itr.next());
18 itr.add("new node1");
19 System.out.println(list);
20 itr.add("new node2");
21 System.out.println(list);
22 System.out.println(itr.next());
23 itr.set("modify node");
24 System.out.println(list);
25 itr.remove();
26 System.out.println(list); ?
1 結果：2 [First, Second, Thrid]3 First4 Second5 Thrid6 [First, Second, Thrid]7 First8 [First, new node1, Second, Thrid]9 [First, new node1, new node2, Second, Thrid] 10 Second 11 [First, new node1, new node2, modify node, Thrid] 12 [First, new node1, new node2, Thrid]
LinkedList還有一個提供Iterator的方法：descendingIterator()。該方法返回一個DescendingIterator對象。DescendingIterator是LinkedList的一個內部類。
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1 public Iterator<E> descendingIterator() {
2 return new DescendingIterator();
3 } ?
下面分析詳細分析DescendingIterator類。
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1 private class DescendingIterator implements Iterator {2 // 獲取ListItr對象3 final ListItr itr = new ListItr(size());4 // hasNext其實是調用了itr的hasPrevious方法5 public boolean hasNext() {6 return itr.hasPrevious();7 }8 // next()其實是調用了itr的previous方法9 public E next() {
10 return itr.previous();
11 }
12 public void remove() {
13 itr.remove();
14 }
15 } ?
從類名和上面的代碼可以看出這是一個反向的Iterator，代碼很簡單，都是調用的ListItr類中的方法。
 函數)
![BZOJ 3093: [Fdu校賽2012] A Famous Game](http://pic.xiahunao.cn/BZOJ 3093: [Fdu校賽2012] A Famous Game)
 (1406數據庫字段超出長度錯誤）)
)
![導入Anaconda中的第三方庫運行時報錯：ImportError: Missing required dependencies ['pandas']](http://pic.xiahunao.cn/導入Anaconda中的第三方庫運行時報錯：ImportError: Missing required dependencies ['pandas'])