【Java刷题】初始化List应该选择ArrayList还是LinkedList_linkedlist初始化

前言

记录java刷题的一个大坑，ArrayList和LinkedList效率差别

题目

6235. 逐层排序二叉树所需的最少操作数目

解题思路

层次遍历，对每一层，按照排序的结果对数组进行交换，记录交换次数即可。

遇到的坑：ArrayList和LinkedList

这是第319场周赛T3，这题被卡了好久，看了题解以后发现和我的思路一样，但我的代码就是有两个测试用例超时。

经过反复提交测试，发现是初始化List时用ArrayList和LinkedList的区别。

未通过代码

class Solution {
    public int minimumOperations(TreeNode root) {
        //层次遍历结果
        List<List<Integer>> list = levelOrder(root);
        
        int res = 0;
        //加上每层按照排序结果交换的次数
        for(int i = 0; i < list.size(); i++){
            res += getMinswap(list.get(i));
        }

        return res;
    }

    List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root){
        List<List<Integer>> list = new LinkedList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()){
            int size = queue.size();
            List<Integer> tmp = new LinkedList<>();
            for(int i = 0; i < size; i++){
                TreeNode now = queue.poll();
                tmp.add(now.val);
                if(now.left != null) queue.offer(now.left);
                if(now.right != null) queue.offer(now.right);
            }
            list.add(tmp);
        }
        return list;
    }

    int getMinswap(List<Integer> nums){
        if(nums.size() == 1) return 0;
        int n = nums.size();
        int res = 0;
        List<Integer> sortedNums = new LinkedList<>(nums);
        Collections.sort(sortedNums);
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for(int i = 0; i < sortedNums.size(); i++){
            map.put(sortedNums.get(i), i);
        }
        for(int i = 0; i < n; ){
            if(sortedNums.get(i).equals(nums.get(i))){
                i++;
                continue;
            }
            Collections.swap(nums, i, map.get(nums.get(i)));
            res++;
        }

        return res;
    }

}
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通过代码

class Solution {
    public int minimumOperations(TreeNode root) {
        //层次遍历结果
        List<List<Integer>> list = levelOrder(root);
        
        int res = 0;
        //加上每层按照排序结果交换的次数
        for(int i = 0; i < list.size(); i++){
            res += getMinswap(list.get(i));
        }

        return res;
    }

    List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root){
        List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()){
            int size = queue.size();
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < size; i++){
                TreeNode now = queue.poll();
                tmp.add(now.val);
                if(now.left != null) queue.offer(now.left);
                if(now.right != null) queue.offer(now.right);
            }
            list.add(tmp);
        }
        return list;
    }

    int getMinswap(List<Integer> nums){
        if(nums.size() == 1) return 0;
        int n = nums.size();
        int res = 0;
        List<Integer> sortedNums = new ArrayList<>(nums);
        Collections.sort(sortedNums);
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for(int i = 0; i < sortedNums.size(); i++){
            map.put(sortedNums.get(i), i);
        }
        for(int i = 0; i < n; ){
            if(sortedNums.get(i).equals(nums.get(i))){
                i++;
                continue;
            }
            Collections.swap(nums, i, map.get(nums.get(i)));
            res++;
        }

        return res;
    }

}
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小结

把我原来的LinkedList改成ArrayList就过了。

ArrayList和LinkedList的区别

ArrayList和LinkedList有什么区别：

1. ArrayList底层结构是顺序表(基于数组)；
   LinkList是链表;
2. ArrayList数据存放在内存空间上;
   LinkList不是存放在连续的内存空间上;
3. ArrayList能够高效的进行“随机访问” ,时间复杂度是O(1);
4. LinkList能够高效的进行插入删除，时间复杂度为O(1)。

在刷题的时候应该如何选择

大部分应该选择ArrayList，因为很多时候我们都要遍历数组，此时就要调用get方法访问元素，对于随机访问，ArrayList比LinkedList快。

由于LinkList能够高效的进行插入删除，在任意位置插入操作对应add(int index, E element)，删除操作对应remove(int index)，所以遇到这两种操作比较多的时候应该用LinkList。这种情况在我刷题的过程中遇到得比较少。

排序效率

Collections.sort()内部是归并排序，下面对ArrayList和LinkedList实现的List做一个简单的排序效率测试。

测试代码

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 10000000;

        List<Integer> listArray = new ArrayList<>();
        List<Integer> listLinked = new LinkedList<>();
        Random random = new Random();
        //生成count个随机值
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            int rand = random.nextInt();
            listArray.add(rand);
            listLinked.add(rand);
        }

        //开始计时
        long startTime1 = System.currentTimeMillis();
        //对ArrayList排序
        Collections.sort(listArray);
        long endTime1 = System.currentTimeMillis();
        long usedTime1 = (endTime1 - startTime1);

        //开始计时
        long startTime2 = System.currentTimeMillis();
        //对LinkedList排序
        Collections.sort(listLinked);
        long endTime2 = System.currentTimeMillis();
        long usedTime2 = (endTime2 - startTime2);

        //打印排序时间
        System.out.println("ArrayList排序用时：" + usedTime1);
        System.out.println("LinkedList排序用时：" + usedTime2);
    }
}

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测试结果

单从排序效率来看LinkList是比ArrayList高的，然而根据我上面那道题的例子，里面也有用到排序，当我把排序的那个List改为LinkList时仍然无法通过，应该是排完序之后又对数组进行了遍历，而遍历ArrayList是快的。

遍历效率

测试代码

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 100000;

        List<Integer> listArray = new ArrayList<>();
        List<Integer> listLinked = new LinkedList<>();
        Random random = new Random();
        //生成count个随机值
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            int rand = random.nextInt();
            listArray.add(rand);
            listLinked.add(rand);
        }

        //开始计时
        long startTime1 = System.currentTimeMillis();
        //对ArrayList遍历
        for(int i = 0; i < listArray.size(); i++){
            int a = listArray.get(i);
        }
        long endTime1 = System.currentTimeMillis();
        long usedTime1 = (endTime1 - startTime1);

        //开始计时
        long startTime2 = System.currentTimeMillis();
        //对LinkedList遍历
        for(int i = 0; i < listLinked.size(); i++){
            int a = listLinked.get(i);
        }
        long endTime2 = System.currentTimeMillis();
        long usedTime2 = (endTime2 - startTime2);

        //打印遍历时间
        System.out.println("ArrayList遍历用时：" + usedTime1);
        System.out.println("LinkedList遍历用时：" + usedTime2);
    }
}

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测试结果

由此可见，ArrayList的遍历效率比LinkList高，而且超出LinkList的部分大于LinkList排序超出ArrayList的部分。因此在排序和遍历操作都存在的情况，还是应该选择ArrayList。

结论

刷题的时候首选ArrayList。遇到add(int index, E element)和remove(int index)操作频繁的时候，再改用LinkList。