何时在 Java 中使用 LinkedList 而不是 ArrayList？

问题描述

在更多ArrayList的用例中，比. 如果您不确定 - 只需从.ArrayDeque``LinkedList``ArrayList

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TLDR，在 ArrayList 中访问一个元素需要常数时间 [O(1)]，而添加一个元素需要 O(n) 时间[最坏情况]。在 LinkedList 中添加元素需要 O(n) 时间，访问也需要 O(n) 时间，但 LinkedList 比 ArrayList 使用更多内存。

LinkedList并且ArrayList是 List 接口的两种不同实现。LinkedList用双向链表实现它。ArrayList使用动态调整大小的数组来实现它。

与标准链表和数组操作一样，各种方法将具有不同的算法运行时。

为了 LinkedList

• get(int index)是O(n)（平均有n/4步），但O(1) when index = 0or index = list.size() - 1（在这种情况下，您也可以使用getFirst()and getLast()）。 LinkedList<E>
• add(int index, E element)是O(n)（平均有n/4步），但是O(1) when index = 0or index = list.size() - 1（在这种情况下，您也可以使用addFirst()and addLast()/ add()）。 LinkedList<E>
• remove(int index)是O(n)（平均有n/4步），但O(1) when index = 0or index = list.size() - 1（在这种情况下，您也可以使用removeFirst()and removeLast()）。 LinkedList<E>
• Iterator.remove()是O(1)。 LinkedList<E>
• ListIterator.add(E element)是O(1)。 LinkedList<E>

注意：许多操作平均需要n/4步，在最佳情况下（例如 index = 0）需要恒定的步数，在最坏情况下需要n/2步（列表中间）

为了 ArrayList

• get(int index)是O(1)。 ArrayList<E>
• add(E element)是O(1)摊销，但O(n)最坏情况，因为必须调整数组大小和复制
• add(int index, E element)是O(n)（平均有n/2步）
• remove(int index)是O(n)（平均有n/2步）
• Iterator.remove()是O(n)（平均有n/2步）
• ListIterator.add(E element)是O(n)（平均有n/2步）

注意：许多操作平均需要n/2步，最佳情况下（列表末尾）的步数恒定，最坏情况下（列表开头）需要n步

LinkedList<E>`允许*使用迭代器*进行恒定时间的插入或删除，但只能顺序访问元素。换句话说，您可以向前或向后遍历列表，但在列表中查找位置所花费的时间与列表的大小成正比。Javadoc 说*“索引到列表中的操作将从开头或结尾遍历列表，以较近者为准”*，因此这些方法平均为*O* *(n)*（*n/4*步），尽管对于.`index = 0

ArrayList<E>，另一方面，允许快速随机读取访问，因此您可以在恒定时间内抓取任何元素。但是从任何地方添加或删除，但最后需要将所有后面的元素转移过来，要么打开一个开口，要么填补空白。另外，如果添加的元素多于底层数组的容量，则会分配一个新数组（大小的 1.5 倍），并将旧数组复制到新数组中，因此添加到 an最坏的情况ArrayList是O(n)情况但平均保持不变。

因此，根据您打算执行的操作，您应该相应地选择实现。迭代任何一种 List 实际上同样便宜。（迭代 anArrayList在技术上更快，但除非你正在做一些真正对性能敏感的事情，否则你不应该担心这一点——它们都是常量。）

LinkedList`当您重新使用现有的迭代器来插入和删除元素时，使用 a 的主要好处就出现了。然后可以通过仅在本地更改列表在*O(1)中完成这些操作。*在数组列表中，数组的其余部分需要*移动*（即复制）。另一方面，在最坏的情况下，按照*O(n)*`LinkedList`中的链接（*n/2*步）寻找方法，而在所需位置可以通过数学计算并在*O(1)*中访问。`ArrayList

LinkedList当您从列表的头部添加或删除时，使用 a 的另一个好处会出现，因为这些操作是O(1) ，而对于，它们是O(n)ArrayList。请注意，这ArrayDeque可能是LinkedList添加和删除头部的一个很好的替代方法，但它不是List.

此外，如果您有大型列表，请记住内存使用量也不同。a 的每个元素LinkedList都有更多的开销，因为指向下一个和前一个元素的指针也被存储。ArrayLists没有这个开销。但是，ArrayLists无论是否实际添加了元素，都会占用为容量分配的内存。

an 的默认初始容量ArrayList非常小（Java 1.4 - 1.8 为 10）。但是由于底层实现是一个数组，如果添加很多元素，则必须调整数组的大小。当您知道要添加大量元素时，为避免调整大小的高成本，请ArrayList使用更高的初始容量构建。

如果从数据结构的角度来理解这两种结构，LinkedList 基本上是一个包含头节点的顺序数据结构。Node 是两个组件的包装器：一个 T 类型的值 [通过泛型接受] 和另一个对链接到它的 Node 的引用。所以，我们可以断言它是一个递归数据结构（一个节点包含另一个节点，另一个节点有另一个节点，依此类推......）。如上所述，在 LinkedList 中添加元素需要线性时间。

ArrayList 是一个可增长的数组。它就像一个常规数组。在后台，当添加一个元素并且 ArrayList 已经满载时，它会创建另一个大小大于先前大小的数组。然后将元素从先前的数组复制到新数组，并且要添加的元素也放置在指定的索引处。

解决方法

我一直是一个简单使用的人：

List<String> names = new ArrayList<>();

我使用 interface 作为portability的类型名称，因此当我提出这样的问题时，我可以重新编写我的代码。

什么时候应该LinkedList用完，ArrayList反之亦然？