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Java ArrayDeque和LinkedList在双端队列中的应用

P粉602998670

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发布时间:2025-10-04 08:13:02

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来源于php中文网

原创

ArrayDeque基于数组实现,性能高、内存紧凑,适合两端操作和栈结构;LinkedList基于链表,支持中间高效插入删除及null值,适用于频繁增删和需List功能的场景。

java arraydeque和linkedlist在双端队列中的应用

在Java中,ArrayDequeLinkedList 都实现了 Deque 接口,因此都可以作为双端队列使用。它们都能在队列的头部和尾部高效地进行插入、删除和访问操作。但两者在性能、内存使用和适用场景上有明显差异。

ArrayDeque 的特点与应用

ArrayDeque 是基于可变长度数组实现的双端队列。它在大多数双端队列操作中表现更优。

优点:
  • 内存连续,缓存友好,访问速度快
  • 插入和删除头尾元素的时间复杂度为 O(1),且常数因子小
  • 不支持存储 null 元素,避免了潜在的空值错误
  • 作为使用时比 Stack 类更高效
适用场景:
  • 需要高性能的双端队列操作(如 BFS 中的队列)
  • 用作栈结构(推荐替代 Stack 类)
  • 元素数量相对稳定或可预估,避免频繁扩容

示例:使用 ArrayDeque 实现滑动窗口最大值的辅助队列

LinkedList 的特点与应用

LinkedList 是基于双向链表实现的,除了实现 Deque 接口外,还实现了 List 接口。

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优点:
  • 可以在任意位置高效插入和删除(O(1) 给定节点)
  • 支持 null 值
  • 内存按需分配,不会预先占用大片空间
缺点:
  • 节点分散,缓存局部性差,遍历较慢
  • 每个节点额外存储前后指针,内存开销大
  • 随机访问慢(O(n))
适用场景:
  • 需要频繁在中间插入/删除元素
  • 不确定元素数量,且增长不可预测
  • 同时需要 List 和 Deque 功能

性能对比与选择建议

对于纯粹的双端队列操作(只在头尾增删),ArrayDeque 性能优于 LinkedList。JDK 文档也明确推荐使用 ArrayDeque 作为栈或队列的首选实现。

选择建议:
  • 如果只在两端操作,优先选 ArrayDeque
  • 如果需要 List 功能或在中间频繁修改,考虑 LinkedList
  • 注重内存效率和速度时,ArrayDeque 更合适
  • 不能接受 null 值时,ArrayDeque 反而更安全

基本上就这些。多数情况下,ArrayDeque 是更优选择,除非你需要链表特有的灵活性。理解两者的底层结构是做出合理选择的关键。

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