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,链表中的元素难能可贵保所处连续的存储空间内,每个元素由一有一个多多存储元素三种的节点和一有一个多多指向下一有一个多多元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只还要修改相应元素上的指针就可不都都可以 了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作传输强度更高。下面是链表数据行态的示意图:

  要实现链表数据行态,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每一有一个多多元素的next指针,有这两次责亲们就可不都都可以 很方便地遍历链表从而操作所有的元素。可不都都可以 把链表想象成十根锁链,锁链中的每一有一个多多节点就有相互连接的,亲们假如有一天找到锁链的头,整条锁链就都可不都都可以 找到了。让亲们来看一下具体的实现法律法律措施。

  首先亲们还要一有一个多多辅助类,用来描述链表中的节点。你你是什么 类很简单,只还要一有一个多多属性,一有一个多多用来保存节点的值,一有一个多多用来保存指向下一有一个多多节点的指针。

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

  下面是亲们链表类的基本骨架:

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

    append (element) {} // 向链表中换成节点

    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,并返回你你是什么

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 () {} // 判断链表否有为空

    size () {} // 返回链表的长度

    getHead () {} // 返回链表的头元素

    clear () {} // 清空链表

    toString () {} // 辅助法律法律措施,按指定格式输出链表中的所有元素,方便测试验证结果
}

  让亲们从查找链表元素的法律法律措施getElementAt()日后开始,可能性上面亲们会多次用到它。

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,可能性值超出了索引的范围(小于0可能性大于length - 1),则返回null。亲们从链表的head日后开始,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,假如有一天返回你你是什么 节点。是就有很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0日后开始,假如有一天找到了链表的头(全都亲们还要在LinkedList类中保存head值),假如有一天就可不都都可以 遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()法律法律措施,接下来亲们就可不都都可以 很方便地实现append()法律法律措施,用来在链表的尾部换成新节点。

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

    // 可能性当前链表为空,则将head指向node
    if (this.head === null) this.head = node;
    else {
        // 假如有一天,找到链表尾部的元素,假如有一天换成新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   可能性链表的head为null(你你是什么 状态表示链表为空),则直接将head指向新换成的元素。假如有一天,通过getElementAt()法律法律措施找到链表的最后一有一个多多节点,将该节点的next指针指向新换成的元素。新换成的元素的next指针默认为null,链表最后一有一个多多元素的next值为null。将节点挂到链表上一有一个多多多,难能可贵忘记将链表的长度加1,亲们还要通过length属性来记录链表的长度。

  接下来亲们要实现insert()法律法律措施,可不都都可以 在链表的任意位置换成节点。

insert (position, element) {
    // position可不都都可以



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,可不都都可以 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,假如有一天更新head的值为新插入的节点。

  可能性要插入的节点在链表的上面可能性尾部,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,亲们首先找到位置2的前一有一个多多节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,假如有一天再将previous node的next指针指向new node,一有一个多多多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,你你是什么 状态也是适用的。而可能性链表为空,即链表的head为null,则参数position会超出边界条件,从而insert()法律法律措施会直接返回false。

  最后,别忘了更新length属性的值,将链表的长度加1。

  按照相同的法律法律措施,亲们可不都都可以 很容易地写出removeAt()法律法律措施,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position可不都都可以



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状态。

  可能性要删除的节点为链表的头部,只还要将head移到下一有一个多多节点即可。可能性当前链表可不都都可以 才能 一有一个多多节点,没法下一有一个多多节点为null,此时将head指向下一有一个多多节点等同于将head设置成null,删除一有一个多多多链表为空。可能性要删除的节点在链表的上面次责,亲们还要找出position所在位置的前一有一个多多节点,将它的next指针指向position所在位置的下一有一个多多节点。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。被删除的节点可能性再也没法其它次责的引用而被丢弃在内存中,等待时间垃圾回收器来清除。有关JavaScript垃圾回收器的工作原理,可不都都可以 查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面亲们来看看indexOf()法律法律措施,该法律法律措施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;
}

  亲们从链表的头部日后开始遍历,直到找到和给定元素相同的元素,假如有一天返回对应的索引号。可能性没法找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它法律法律措施都比较简单,就不再分部讲解了,下面是删改的链表类的代码:

   在isEmpty()法律法律措施中,亲们可不都都可以 根据length否有为0来判断链表否有为空,当然也可不都都可以 根据head否有为null来进行判断,前提是所有涉及到链表节点换成和移除的法律法律措施就有正确地更新length和head。toString()法律法律措施假如有一天为了方便测试而编写的,亲们来看看好多个测试用例:

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

  上面链表中每一有一个多多元素可不都都可以 才能 一有一个多多next指针,用来指向下一有一个多多节点,一有一个多多多的链表称之为单向链表,亲们可不都都可以 才能 从链表的头部日后开始遍历整个链表,任何一有一个多多节点可不都都可以 才能 找到它的下一有一个多多节点,而可不都都可以 找到它的上一有一个多多节点。双向链表中的每一有一个多多元素拥有一有一个多多指针,一有一个多多用来指向下一有一个多多节点,一有一个多多用来指向上一有一个多多节点。在双向链表中,除了可不都都可以 像单向链表一样从头部日后开始遍历之外,还可不都都可以 从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据行态示意图:

  可能性双向链表具有单向链表的所有行态,假如有一天亲们的双向链表类可不都都可以 继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node还要换成一有一个多多prev属性,用来指向前一有一个多多节点。

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()法律法律措施的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前换成的节点外,还要将tail也指向当还要换成的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当还要换成的节点node,假如有一天修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新换成的节点。亲们不还要从头日后开始遍历整个链表,而通过tail可不都都可以 直接找到链表的尾部,你你是什么 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);

    // 可能性链表为空,则将head和tail都指向当前换成的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 假如有一天,将当前节点换成到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   可能性双向链表可不都都可以 从链表的尾部往前遍历,全都亲们修改了getElementAt()法律法律措施,对基类中单向链表的法律法律措施进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一下午英语 ,从链表的尾部日后开始遍历。

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;
    }
    // 一有一个多多多往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有三种遍历法律法律措施,一有一个多多多往后遍历调用的是基类单向链表里的法律法律措施,从后往前遍历还要用到节点的prev指针,用来查找前一有一个多多节点。

  亲们同时还还要修改insert()和removeAt()你你是什么 个多多法律法律措施。记住,与单向链表唯一的区别假如有一天要同时维护head和tail,以及每一有一个多多节点上的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;
            }
        }
        // 插入到上面位置
        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可不都都可以



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;
    }
    // 移除上面元素
    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其他特殊状态,之类链表的头和尾,以及当前链表否有为空等等,假如有一天系统程序可能性会在其他特殊状态下原因越界和报错。下面是一有一个多多删改的双向链表类的代码:

  亲们重写了toString()法律法律措施以方便更加清楚地查看测试结果。下面是其他测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(300);
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: 300] [element: 300, 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: 300] [element: 300, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 300, next: null] 
9
15
300
[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我本人的头部。循环链表可不都都可以 有单向循环链表,也可不都都可以 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行态示意图:

  在实现循环链表时,还要确保最后一有一个多多元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的删改代码:

  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:

  下一章亲们将介绍怎么才能 才能 用JavaScript来实现集合你你是什么 数据行态。