JavaScript数据结构——链表的实现与应用

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  链表用来存储有序的元素集合,与数组不同,链表中的元素暂且保占据 连续的存储空间内,每个元素由另另有一有另一个存储元素五种的节点和另另有一有另一个指向下另另有一有另一个元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只还要修改相应元素上的指针就还还要了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作速度更高。下面是链表数据社会形态的示意图:

  要实现链表数据社会形态,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每另另有一有另一个元素的next指针,有这两每项还会 人 就还还要很方便地遍历链表从而操作所有的元素。还还要把链表想象成每根锁链,锁链中的每另另有一有另一个节点不是相互连接的,还会 人 若果找到锁链的头,整条锁链就都还还要找到了。让还会 人 来看一下具体的实现土办法。

  首先还会 人 还要另另有一有另一个辅助类,用来描述链表中的节点。什儿 类很简单,只还要另另有一有另一个属性,另另有一有另一个用来保存节点的值,另另有一有另一个用来保存指向下另另有一有另一个节点的指针。

let Node = function (element) {
    this.element = element;
    this.next = null;
};

  下面是还会 人 链表类的基本骨架:

class LinkedList {
    constructor() {
        this.length = 0;
        this.head = null;
    }

    append (element) {} // 向链表中打上去节点

    insert (position, element) {} // 在链表的指定位置插入节点

    removeAt (position) {} // 删除链表中指定位置的元素,并返回什儿

元素的值

    remove (element) {} // 删除链表中对应的元素

    indexOf (element) {} // 在链表中查找给定元素的索引

    getElementAt (position) {} // 返回链表中索引所对应的元素

    isEmpty () {} // 判断链表不是为空

    size () {} // 返回链表的长度

    getHead () {} // 返回链表的头元素

    clear () {} // 清空链表

    toString () {} // 辅助土办法,按指定格式输出链表中的所有元素,方便测试验证结果
}

  让还会 人 从查找链表元素的土办法getElementAt()后后开始了,由于顶端还会 人 会多次用到它。

getElementAt (position) {
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;

    let current = this.head;
    for (let i = 0; i < position; i++) {
        current = current.next;
    }
    return current;
}

   首先判断参数position的边界值,由于值超出了索引的范围(小于0由于大于length - 1),则返回null。还会 人 从链表的head后后开始了,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,还会返回什儿 节点。不是很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0后后开始了,若果找到了链表的头(统统还会 人 还要在LinkedList类中保存head值),还会就还还要遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()土办法,接下来还会 人 就还还要很方便地实现append()土办法,用来在链表的尾部打上去新节点。

append (element) {
    let node = new Node(element);

    // 由于当前链表为空,则将head指向node
    if (this.head === null) this.head = node;
    else {
        // 还会,找到链表尾部的元素,还会打上去新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   由于链表的head为null(什儿 情形表示链表为空),则直接将head指向新打上去的元素。还会,通过getElementAt()土办法找到链表的最后另另有一有另一个节点,将该节点的next指针指向新打上去的元素。新打上去的元素的next指针默认为null,链表最后另另有一有另一个元素的next值为null。将节点挂到链表上以前 ,暂且忘记将链表的长度加1,还会 人 还要通过length属性来记录链表的长度。

  接下来还会 人 要实现insert()土办法,还还要在链表的任意位置打上去节点。

insert (position, element) {
    // position都都可否



超出边界值
    if (position < 0 || position > this.length) return false;

    let node = new Node(element);

    if (position === 0) {
        node.next = this.head;
        this.head = node;
    }
    else {
        let previous = this.getElementAt(position - 1);
        node.next = previous.next;
        previous.next = node;
    }

    this.length++;
    return true;
}

  首先也是要判断参数position的边界值,都都可否 越界。当position的值为0时,表示要在链表的头部插入新节点,对应的操作如下图所示。将新插入节点的next指针指向现在的head,还会更新head的值为新插入的节点。

  由于要插入的节点在链表的顶端由于尾部,对应的操作如下图。假设链表长度为3,要在位置2插入新节点,还会 人 首先找到位置2的前另另有一有另一个节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,还会再将previous node的next指针指向new node,以前就把新节点挂到链表中了。考虑一下,当插入的节点在链表的尾部,什儿 情形也是适用的。而由于链表为空,即链表的head为null,则参数position会超出边界条件,从而insert()土办法会直接返回false。

  最后,别忘了更新length属性的值,将链表的长度加1。

  按照相同的土办法,还会 人 还还要很容易地写出removeAt()土办法,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position都都可否



超出边界值
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;

    let current = this.head;

    if (position === 0) this.head = current.next;
    else {
        let previous = this.getElementAt(position - 1);
        current = previous.next;
        previous.next = current.next;
    }

    this.length--;
    return current.element;
}

   下面两张示意图说明了从链表头部和其它位置删除节点的情形。

  由于要删除的节点为链表的头部,只还要将head移到下另另有一有另一个节点即可。由于当前链表只另另有有一有另一个节点,这么 下另另有一有另一个节点为null,此时将head指向下另另有一有另一个节点等同于将head设置成null,删除以前 链表为空。由于要删除的节点在链表的顶端每项,还会 人 还要找出position所在位置的前另另有一有另一个节点,将它的next指针指向position所在位置的下另另有一有另一个节点。总之,删除节点只还要修改相应节点的指针,使断开位置左右相邻的节点重新连接上。被删除的节点由于再也这么 其它每项的引用而被丢弃在内存中,等待垃圾回收器来清除。有关JavaScript垃圾回收器的工作原理,还还要查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面还会 人 来看看indexOf()土办法,该土办法返回给定元素在链表中的索引位置。

indexOf (element) {
    let current = this.head;

    for (let i = 0; i < this.length; i++) {
        if (current.element === element) return i;
        current = current.next;
    }

    return -1;
}

  还会 人 从链表的头部后后开始了遍历,直到找到和给定元素相同的元素,还会返回对应的索引号。由于这么 找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它土办法都比较简单,就不再分部讲解了,下面是全版的链表类的代码:

   在isEmpty()土办法中,还会 人 还还要根据length不是为0来判断链表不是为空,当然也还还要根据head不是为null来进行判断,前提是所有涉及到链表节点打上去和移除的土办法不是正确地更新length和head。toString()土办法还会为了方便测试而编写的,还会 人 来看看有几个测试用例:

let linkedList = new LinkedList();
linkedList.append(10);
linkedList.append(15);
linkedList.append(20);

console.log(linkedList.toString());

linkedList.insert(0, 9);
linkedList.insert(2, 11);
linkedList.insert(5, 25);
console.log(linkedList.toString());

console.log(linkedList.removeAt(0));
console.log(linkedList.removeAt(1));
console.log(linkedList.removeAt(3));
console.log(linkedList.toString());

console.log(linkedList.indexOf(20));

linkedList.remove(20);

console.log(linkedList.toString());

linkedList.clear();
console.log(linkedList.size());

  下面是执行结果:

双向链表

  顶端链表中每另另有一有另一个元素只另另有有一有另一个next指针,用来指向下另另有一有另一个节点,以前的链表称之为单向链表,还会 人 里都都可否 从链表的头部后后开始了遍历整个链表,任何另另有一有另一个节点里都都可否 找到它的下另另有一有另一个节点,而都都可否 找到它的上另另有一有另一个节点。双向链表中的每另另有一有另一个元素拥有另另有一有另一个指针,另另有一有另一个用来指向下另另有一有另一个节点,另另有一有另一个用来指向上另另有一有另一个节点。在双向链表中,除了还还要像单向链表一样从头部后后开始了遍历之外,还还还要从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据社会形态示意图:

  由于双向链表具有单向链表的所有社会形态,还会还会 人 的双向链表类还还要继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node还要打上去另另有一有另一个prev属性,用来指向前另另有一有另一个节点。

let Node = function (element) {
    this.element = element;
    this.next = null;
    this.prev = null;
};

  下面是继承自LinkedList类的双向链表类的基本骨架:

class DoubleLinkedList extends LinkedList {
    constructor() {
        super();
        this.tail = null;
    }
}

   先来看看append()土办法的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前打上去的节点外,还要将tail也指向当还要打上去的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当还要打上去的节点node,还会修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新打上去的节点。还会 人 不还要从头后后开始了遍历整个链表,而通过tail还还要直接找到链表的尾部,什儿 点比单向链表的操作要更方便。最后将length的值加1,修改链表的长度。

append (element) {
    let node = new Node(element);

    // 由于链表为空,则将head和tail都指向当前打上去的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 还会,将当前节点打上去到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   由于双向链表还还要从链表的尾部往前遍历,统统还会 人 修改了getElementAt()土办法,对基类中单向链表的土办法进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一九时,从链表的尾部后后开始了遍历。

getElementAt (position) {
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;

    // 从后往前遍历
    if (position > Math.floor(this.length / 2)) {
        let current = this.tail;
        for (let i = this.length - 1; i > position; i--) {
            current = current.prev;
        }
        return current;
    }
    // 以前往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有五种遍历土办法,以前往后遍历调用的是基类单向链表里的土办法,从后往前遍历还要用到节点的prev指针,用来查找前另另有一有另一个节点。

  还会 人 一齐还还要修改insert()和removeAt()这另另有一有另一个土办法。记住,与单向链表唯一的区别还会要一齐维护head和tail,以及每另另有一有另一个节点上的next和prev指针。

insert (position, element) {
    if (position < 0 || position > this.length) return false;

    // 插入到尾部
    if (position === this.length) this.append(element);
    else {
        let node = new Node(element);

        // 插入到头部
        if (position === 0) {
            if (this.head === null) {
                this.head = node;
                this.tail = node;
            }
            else {
                node.next = this.head;
                this.head.prev = node;
                this.head = node;
            }
        }
        // 插入到顶端位置
        else {
            let current = this.getElementAt(position);
            let previous = current.prev;
            node.next = current;
            node.prev = previous;
            previous.next = node;
            current.prev = node;
        }
    }

    this.length++;
    return true;
}

removeAt (position) {
    // position都都可否



超出边界值
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;

    let current = this.head;
    let previous;

    // 移除头部元素
    if (position === 0) {
        this.head = current.next;
        this.head.prev = null;
        if (this.length === 1) this.tail = null;
    }
    // 移除尾部元素
    else if (position === this.length - 1) {
        current = this.tail;
        this.tail = current.prev;
        this.tail.next = null;
    }
    // 移除顶端元素
    else {
        current = this.getElementAt(position);
        previous = current.prev;
        previous.next = current.next;
        current.next.prev = previous;
    }

    this.length--;
    return current.element;
}

  操作过程中还要判断还会 特殊情形,类似链表的头和尾,以及当前链表不是为空等等,还会应用线程池池由于会在还会 特殊情形下由于越界和报错。下面是另另有一有另一个全版的双向链表类的代码:

  还会 人 重写了toString()土办法以方便更加清楚地查看测试结果。下面是还会 测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(200);
console.log(doubleLinkedList.toString());
console.log(doubleLinkedList.getElementAt(1).element);
console.log(doubleLinkedList.getElementAt(2).element);
console.log(doubleLinkedList.getElementAt(3).element);

doubleLinkedList.insert(0, 9);
doubleLinkedList.insert(4, 24);
doubleLinkedList.insert(7, 35);
console.log(doubleLinkedList.toString());

console.log(doubleLinkedList.removeAt(0));
console.log(doubleLinkedList.removeAt(1));
console.log(doubleLinkedList.removeAt(5));
console.log(doubleLinkedList.toString());

  对应的结果如下:

[element: 10, prev: null, next: 15] [element: 15, prev: 10, next: 20] [element: 20, prev: 15, next: 25] [element: 25, prev: 20, next: 200] [element: 200, prev: 25, next: null] 
15
20
25
[element: 9, prev: null, next: 10] [element: 10, prev: 9, next: 15] [element: 15, prev: 10, next: 20] [element: 20, prev: 15, next: 24] [element: 24, prev: 20, next: 25] [element: 25, prev: 24, next: 200] [element: 200, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 200, next: null] 
9
15
200
[element: 10, prev: null, next: 20] [element: 20, prev: 10, next: 24] [element: 24, prev: 20, next: 25] [element: 25, prev: 24, next: 35] [element: 35, prev: 25, next: null] 

 循环链表

  顾名思义,循环链表的尾部指向它另一方的头部。循环链表还还要有单向循环链表,也还还要有双向循环链表。下面是单向循环链表和双向循环链表的数据社会形态示意图:

  在实现循环链表时,还要确保最后另另有一有另一个元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的全版代码:

  单向循环链表的测试用例:

let circularLinkedList = new CircularLinkedList();
circularLinkedList.append(10);
circularLinkedList.append(15);
circularLinkedList.append(20);

console.log(circularLinkedList.toString());

circularLinkedList.insert(0, 9);
circularLinkedList.insert(3, 25);
console.log(circularLinkedList.toString());

console.log(circularLinkedList.removeAt(0));
console.log(circularLinkedList.toString());

  对应的测试结果:

  下一章还会 人 将介绍要怎样用JavaScript来实现集合什儿 数据社会形态。