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,链表中的元素不会保位于连续的存储空间内,每个元素由一另一一三个存储元素有一种的节点和一另一一三个指向下一另一一三个元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只不会 修改相应元素上的指针就还不会 了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作效率更高。下面是链表数据外部的示意图:

  要实现链表数据外部,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每一另一一三个元素的next指针,有这两每项亲戚亲戚亲们就还不会 很方便地遍历链表从而操作所有的元素。还不会 把链表想象成两根锁链,锁链中的每一另一一三个节点不会相互连接的,亲戚亲戚亲们假使 找到锁链的头,整条锁链就都还不会 找到了。让亲戚亲戚亲们来看一下具体的实现方法 。

  首先亲戚亲戚亲们不会 一另一一三个辅助类,用来描述链表中的节点。这名 类很简单,只不会 一另一一三个属性,一另一一三个用来保存节点的值,一另一一三个用来保存指向下一另一一三个节点的指针。

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

  下面是亲戚亲戚亲们链表类的基本骨架:

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

    append (element) {} // 向链表中加在节点

    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,并返回这名



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 () {} // 判断链表与非

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 () {} // 辅助方法

,按指定格式输出链表中的所有元素,方便测试验证结果
}

  让亲戚亲戚亲们从查找链表元素的方法 getElementAt()刚开始,可能性顶端亲戚亲戚亲们会多次用到它。

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。亲戚亲戚亲们从链表的head刚开始,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,就让 返回这名 节点。是不会很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0刚开始,假使 找到了链表的头(可是亲戚亲戚亲们不会 在LinkedList类中保存head值),就让 就还不会 遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()方法 ,接下来亲戚亲戚亲们就还不会 很方便地实现append()方法 ,用来在链表的尾部加在新节点。

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 {
        // 就让

,找到链表尾部的元素,就让

加在新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   可能性链表的head为null(这名 情況表示链表为空),则直接将head指向新加在的元素。就让 ,通过getElementAt()方法 找到链表的最后一另一一三个节点,将该节点的next指针指向新加在的元素。新加在的元素的next指针默认为null,链表最后一另一一三个元素的next值为null。将节点挂到链表上就让,不会忘记将链表的长度加1,亲戚亲戚亲们不会 通过length属性来记录链表的长度。

  接下来亲戚亲戚亲们要实现insert()方法 ,还不会 在链表的任意位置加在节点。

insert (position, element) {
    // position不还不会

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,不还不会 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,就让 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顶端可能性尾部,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,亲戚亲戚亲们首先找到位置2的前一另一一三个节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,就让 再将previous node的next指针指向new node,从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,这名 情況也是适用的。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()方法 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。

  按照相同的方法 ,亲戚亲戚亲们还不会 很容易地写出removeAt()方法 ,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position不还不会

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況。

  可能性要删除的节点为链表的头部,只不会 将head移到下一另一一三个节点即可。可能性当前链表不还不会 一另一一三个节点,越来越 下一另一一三个节点为null,此时将head指向下一另一一三个节点等同于将head设置成null,删除就让链表为空。可能性要删除的节点在链表的顶端每项,亲戚亲戚亲们不会 找出position所在位置的前一另一一三个节点,将它的next指针指向position所在位置的下一另一一三个节点。总之,删除节点只不会 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越来越 其它每项的引用而被丢弃在内存中,等待英文垃圾回收器来清除。有关JavaScript垃圾回收器的工作原理,还不会 查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面亲戚亲戚亲们来看看indexOf()方法 ,该方法 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;
}

  亲戚亲戚亲们从链表的头部刚开始遍历,直到找到和给定元素相同的元素,就让 返回对应的索引号。可能性越来越 找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它方法 都比较简单,就不再分部讲解了,下面是完整的链表类的代码:

   在isEmpty()方法 中,亲戚亲戚亲们还不会 根据length与非 为0来判断链表与非 为空,当然也还不会 根据head与非 为null来进行判断,前提是所有涉及到链表节点加在和移除的方法 不会正确地更新length和head。toString()方法 可是为了方便测试而编写的,亲戚亲戚亲们来看看几块测试用例:

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

  顶端链表中每一另一一三个元素不还不会 一另一一三个next指针,用来指向下一另一一三个节点,从前的链表称之为单向链表,亲戚亲戚亲们不还不会 从链表的头部刚开始遍历整个链表,任何一另一一三个节点不还不会 找到它的下一另一一三个节点,而不还不会 找到它的上一另一一三个节点。双向链表中的每一另一一三个元素拥有一另一一三个指针,一另一一三个用来指向下一另一一三个节点,一另一一三个用来指向上一另一一三个节点。在双向链表中,除了还不会 像单向链表一样从头部刚开始遍历之外,还还不会 从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据外部示意图:

  可能性双向链表具有单向链表的所有外部,就让 亲戚亲戚亲们的双向链表类还不会 继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node不会 加在一另一一三个prev属性,用来指向前一另一一三个节点。

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()方法 的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前加在的节点外,不会 将tail也指向当不会 加在的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当不会 加在的节点node,就让 修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新加在的节点。亲戚亲戚亲们不会会 从头刚开始遍历整个链表,而通过tail还不会 直接找到链表的尾部,这名 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都指向当前加在的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 就让

,将当前节点加在到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   可能性双向链表还不会 从链表的尾部往前遍历,可是亲戚亲戚亲们修改了getElementAt()方法 ,对基类中单向链表的方法 进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一时分,从链表的尾部刚开始遍历。

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;
    }
    // 从前往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有有一种遍历方法 ,从前往后遍历调用的是基类单向链表里的方法 ,从后往前遍历不会 用到节点的prev指针,用来查找前一另一一三个节点。

  亲戚亲戚亲们共同还不会 修改insert()和removeAt()这名 另一一三个方法 。记住,与单向链表唯一的区别可是要共同维护head和tail,以及每一另一一三个节点上的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不还不会

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;
}

  操作过程中不会 判断这名 特殊情況,累似 链表的头和尾,以及当前链表与非 为空等等,就让 系统守护进程可能性会在这名 特殊情況下由于越界和报错。下面是一另一一三个完整的双向链表类的代码:

  亲戚亲戚亲们重写了toString()方法 以方便更加清楚地查看测试结果。下面是这名 测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(30);
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: 30] [element: 30, 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: 30] [element: 30, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 30, next: null] 
9
15
30
[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这名 人的头部。循环链表还不会 有单向循环链表,也还不会 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外部示意图:

  在实现循环链表时,不会 确保最后一另一一三个元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的完整代码:

  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:

  下一章亲戚亲戚亲们将介绍如何用JavaScript来实现集合这名 数据外部。