java集合类中的ArrayList和LinkedList都实现了List接口,都实现了get,add,set,size,remove等列表操作。但是ArrayList的底层实现是数组,LinkedList的底层实现是双向链表。这意味着ArrayList的get(int index),set(int index,E element)操作的时间复杂度为O(1),与索引的大小无关,而LinkedList的get,set需要线性检索链表,时间复杂度和index的大小成正比。基于数组和链表在检索性能上的不同,实现reverse的策略也不相同。
下面是ArrayList的reverse实现
public ArrayList<E> reverse(ArrayList<E> list){
int size=list.size();
ArrayList<E> reversedList=new ArrayList<E>(size);
for(int i=size-1;i>-1;i--){
reversedList.add(list.get(i));
}
return reversedList;
}
ArrayList源码中的add方法如下,如果不需要给数组扩容,那么add的时间复杂度总是O(1)。所以在reverse的实现中,用原始的list的size初始化一个reversedList,这样每次for循环的执行时间都是常数级的时间成本。最终的时间复杂度是O(size)。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
LinkedList的reverse实现如下
public LinkedList<E> reverse(LinkedList<E> list){
if(list.getFirst()==null){
return null;
}
LinkedList<E> reversedList=new LinkedList<E>();
E item=null;
int n=list.size();
for(int i=0;i<n;i++){
reversedList.add(list.removeLast());
}
return reversedList;
}
LinkedList的add和ArrayList的add都是常数级的时间复杂度,但是LinkedList通过index索引的时间复杂度是index线性函数,所以这里for循环里不能通过索引来得到原始LinkedList的元素引用。考虑到LinkedList的底层实现是双向链表,可以实现类似栈的pop操作,对应的api为removeLast(),源码如下
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
}
从源码中看到,弹出列表末节点只涉及修改倒数第二个节点的链接,这个操作也是常数级的复杂度。