面试题：Java中ArrayList与LinkedList选择策略之特性对比

Question

请阐述Java中ArrayList和LinkedList在数据存储结构、随机访问性能、插入和删除性能方面的主要区别，以及在何种场景下优先选择ArrayList，何种场景下优先选择LinkedList。

Answer 1

数据存储结构

• ArrayList：基于动态数组实现，在内存中是连续存储的。它有一个内部数组来存放元素，当数组容量不足时会自动扩容。
• LinkedList：基于双向链表实现，每个节点包含前驱节点、后继节点和自身数据。节点在内存中不连续存储。

随机访问性能

• ArrayList：支持高效的随机访问，因为其底层是数组结构，可以通过索引直接定位到元素，时间复杂度为O(1)。
• LinkedList：随机访问性能较差，要访问指定位置的元素，需要从链表头或尾开始遍历，时间复杂度为O(n)。

插入和删除性能

• ArrayList：在数组中间插入或删除元素时，需要移动大量元素，时间复杂度为O(n)。但在数组末尾插入或删除元素的时间复杂度为O(1)（不考虑扩容）。
• LinkedList：在链表中间插入或删除元素，只需修改节点的指针，时间复杂度为O(1)。但要先找到指定位置的节点，这一步的时间复杂度为O(n)，综合下来在中间插入或删除元素平均时间复杂度为O(n)。在链表头或尾插入或删除元素时间复杂度为O(1)。

优先选择场景

• 优先选择ArrayList的场景：如果需要频繁进行随机访问操作，如查找、遍历等，并且插入和删除操作大多在列表末尾进行，此时优先选择ArrayList。例如，实现一个简单的数据统计系统，主要操作是根据索引获取数据。
• 优先选择LinkedList的场景：如果需要频繁进行插入和删除操作，尤其是在列表中间位置插入和删除，并且对随机访问性能要求不高时，优先选择LinkedList。例如，实现一个消息队列，主要操作是在队列头和尾进行插入和删除消息。