Java 链表原理与 LinkedList 核心用法解析

一、Java 集合框架

Java 集合框架是存储和操作对象的核心体系，主要分为 Collection（单列） 和 Map（双列）。

Collection 接口体系

• 根接口：Collection 定义了增删改查、遍历等基础操作。
• 子接口：
  • List：有序且可重复。
  • Set：无序且不可重复。
  • Queue：队列结构。

Map 接口体系

• 存储键值对（Key-Value），Key 唯一。
• 子接口如 SortedMap 支持按键排序。

本文重点聚焦于 List 接口的实现类之一：LinkedList。

二、链表数据结构

在底层数据结构中，链表通过非连续的内存单元存储元素。理解其节点构成有助于掌握 Java 中的实现逻辑。

• 节点（Node）：基本存储单元，包含数据域（业务数据）和指针域（指向下一个或上一个节点的引用）。
• 头指针：指向链表第一个节点的入口引用。
• 尾节点：最后一个节点，单向链表中通常指向 null。

三、手动实现单链表

为了深入理解原理，我们可以尝试手写一个无头结点的单向链表。这有助于理清增删操作的边界条件。

1. 节点定义

static class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

2. 核心方法实现

这里展示几个关键操作，实际开发中建议直接复用 JDK 提供的工具类，但理解源码逻辑至关重要。

创建与插入

ListNode head;

// 头插法：O(1)
public void addFirst(int data) {
    ListNode node = new ListNode(data);
    node.next = head;
    head = node;
}

// 尾插法：需遍历至尾部 O(n)
   {
        (data);
     (head == ) {
        head = node;
        ;
    }
       head;
     (cur.next != ) {
        cur = cur.next;
    }
    cur.next = node;
}


   {
     (index <  || index > size()) {
        System.out.println();
        ;
    }
     (index == ) {
        addFirst(data);
        ;
    }
     (index == size()) {
        addLast(data);
        ;
    }
    
       findIndex(index - );
        (data);
    node.next = prev.next;
    prev.next = node;
}

 ListNode  {
       head;
       ;
     (count != index) {
        cur = cur.next;
        count++;
    }
     cur;
}