Java中ArrayList和LinkedList区别 时间复杂度 与空间复杂度

通常你们都知道ArrayList和LinkedList的大体区别： 
     1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。 
     2.对于随机访问get和set，ArrayList以为优于LinkedList，由于LinkedList要移动指针。 
     3.对于新增和删除操做add和remove，LinedList比较占优点，由于ArrayList要移动数据。 

ArrayList和LinkedList是两个集合类，用于存储一系列的对象引用(references)。例如咱们能够用ArrayList来存储一系列的String或者Integer。那么ArrayList和LinkedList在性能上有什么差异呢？何时应该用ArrayList何时又该用LinkedList呢？

一．时间复杂度 
首先一点关键的是，ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的，所以，它使用get方法访问列表中的任意一个元素时(random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查，直到另一端。对LinkedList而言，访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。 
假设咱们有一个很大的列表，它里面的元素已经排好序了，这个列表多是ArrayList类型的也多是LinkedList类型的，如今咱们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比较列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看下面的程序： 

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package  com.mangocity.test;    import  java.util.LinkedList;    import  java.util.List;    import  java.util.Random;    import  java.util.ArrayList;    import  java.util.Arrays;    import  java.util.Collections;    public  class  TestList ...{          public  static  final  int  N= 50000 ;              public  static  List values;              static ...{              Integer vals[]= new  Integer[N];                  Random r= new  Random();                  for ( int  i= 0 ,currval= 0 ;i<N;i++)...{                  vals= new  Integer(currval);                  currval+=r.nextInt( 100 )+ 1 ;              }                  values=Arrays.asList(vals);          }              static  long  timeList(List lst)...{              long  start=System.currentTimeMillis();              for ( int  i= 0 ;i<N;i++)...{                  int  index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));                  if (index!=i)                      System.out.println( "***错误***" );              }              return  System.currentTimeMillis()-start;          }          public  static  void  main(String args[])...{              System.out.println( "ArrayList消耗时间：" +timeList( new  ArrayList(values)));              System.out.println( "LinkedList消耗时间：" +timeList( new  LinkedList(values)));          }    }

　　我获得的输出是：ArrayList消耗时间：15 
                            LinkedList消耗时间：2596 
这个结果不是固定的，可是基本上ArrayList的时间要明显小于LinkedList的时间。所以在这种状况下不宜用LinkedList。二分查找法使用的随机访问(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的随机访问的。对一个LinkedList作随机访问所消耗的时间与这个list的大小是成比例的。而相应的，在ArrayList中进行随机访问所消耗的时间是固定的。 
这是否代表ArrayList老是比LinkedList性能要好呢？这并不必定，在某些状况下LinkedList的表现要优于ArrayList，有些算法在LinkedList中实现时效率更高。比方说，利用Collections.reverse方法对列表进行反转时，其性能就要好些。 
看这样一个例子，加入咱们有一个列表，要对其进行大量的插入和删除操做，在这种状况下LinkedList就是一个较好的选择。请看以下一个极端的例子，咱们重复的在一个列表的开端插入一个元素： 

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package  com.mangocity.test;        import  java.util.*;    public  class  ListDemo {          static  final  int  N= 50000 ;          static  long  timeList(List list){          long  start=System.currentTimeMillis();          Object o =  new  Object();          for ( int  i= 0 ;i<N;i++)              list.add( 0 , o);          return  System.currentTimeMillis()-start;          }          public  static  void  main(String[] args) {              System.out.println( "ArrayList耗时：" +timeList( new  ArrayList()));              System.out.println( "LinkedList耗时：" +timeList( new  LinkedList()));          }    }

　　

这时个人输出结果是：ArrayList耗时：2463

                            LinkedList耗时：15 
这和前面一个例子的结果截然相反，当一个元素被加到ArrayList的最开端时，全部已经存在的元素都会后移，这就意味着数据移动和复制上的开销。相反的，将一个元素加到LinkedList的最开端只是简单的未这个元素分配一个记录，而后调整两个链接。在LinkedList的开端增长一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端增长一个元素的开销是与ArrayList的大小成比例的。

二．空间复杂度 
在LinkedList中有一个私有的内部类，定义以下：

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private  static  class  Entry {              Object element;              Entry next;              Entry previous;          }

　　

每一个Entry对象reference列表中的一个元素，同时还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。一个有1000个元素的LinkedList对象将有1000个连接在一块儿的Entry对象，每一个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话，在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销，由于它要存储这1000个Entity对象的相关信息。 
ArrayList使用一个内置的数组来存储元素，这个数组的起始容量是10.当数组须要增加时，新的容量按以下公式得到：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增加50%。这就意味着，若是你有一个包含大量元素的ArrayList对象，那么最终将有很大的空间会被浪费掉，这个浪费是由ArrayList的工做方式自己形成的。若是没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被从新进行分配以便可以增长新的元素。对数组进行从新分配，将会致使性能急剧降低。若是咱们知道一个ArrayList将会有多少个元素，咱们能够经过构造方法来指定容量。咱们还能够经过trimToSize方法在ArrayList分配完毕以后去掉浪费掉的空间。

三．总结 
ArrayList和LinkedList在性能上各有优缺点，都有各自所适用的地方，总的说来能够描述以下： 
1．对ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增长一个元素所花的开销都是固定的。对ArrayList而言，主要是在内部数组中增长一项，指向所添加的元素，偶尔可能会致使对数组从新进行分配；而对LinkedList而言，这个开销是统一的，分配一个内部Entry对象。

2．在ArrayList的中间插入或删除一个元素意味着这个列表中剩余的元素都会被移动；而在LinkedList的中间插入或删除一个元素的开销是固定的。

3．LinkedList不支持高效的随机元素访问。

4．ArrayList的空间浪费主要体如今在list列表的结尾预留必定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体如今它的每个元素都须要消耗至关的空间

能够这样说：当操做是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间,而且须要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能；当你的操做是在一列数据的前面或中间添加或删除数据,而且按照顺序访问其中的元素时,就应该使用LinkedList了。

tips：

ArrayList 是线性表（数组）
get() 直接读取第几个下标，复杂度 O(1)
add(E) 添加元素，直接在后面添加，复杂度O（1）
add(index, E) 添加元素，在第几个元素后面插入，后面的元素须要向后移动，复杂度O（n）
remove（）删除元素，后面的元素须要逐个移动，复杂度O（n）

LinkedList 是链表的操做
get() 获取第几个元素，依次遍历，复杂度O(n)
add(E) 添加到末尾，复杂度O(1)
add(index, E) 添加第几个元素后，须要先查找到第几个元素，直接指针指向操做，复杂度O(n)
remove（）删除元素，直接指针指向操做，复杂度O(1)

 

原文转载：https://www.cnblogs.com/zjss/p/5232048.html