JavaScript数据结构与算法之链表
投稿：hebedich
链表就是线性表中针对顺序存储结构的一种优化手段，但是在javascript语言中由于数组的特殊性（自动更新引用位置），所以我们可以采用对象的方式做链表存储的结构
链表简介
链表是一种常见的数据结构，也属于线性表，但不会按线性的顺序来储存数据。而是在每一个节点中，储存了下一个节点的指针。可以看图理解。(有C语言基础的可能比较好理解)。
使用链表结构可以克服数组需要预先知道数据大小的缺点(C语言的数组需要预先定义长度)，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。
接下来就是介绍两种常见的链表: 单向链表，双向链表在JavaScript中的实现。
单向链表
链表中最简单的形式就是单向链表，链表中的节点都包含两个部分，第一部分储存着自身信息，第二部分则储存有指向下一节点的指针。最后一个节点则指向NULL:
JavaScipt中单向链表的实现
首先，创建一个构造函数。
/**
* 单向链表构造函数
*/
function LinkedList() {
/**
* 单向链表中节点的构造函数
* @param {Any} element 要传入链表的节点
*/
var Node = function(element) {
this.element = element;
//下个节点的地址
this.next = null;
}
//单向链表的长度
var length = 0;
//单向链表的头结点，初始化为NULL
var head = null;
}
不难看出，单向链表构造函数比栈与队列要复杂许多。
单向链表需要有如下的方法:
- append(element): 添加元素到链表尾部
- insert(position,element): 向单向链表中某个位置插入元素
- indexOf(element): 寻找某个元素在单向链表中的位置
- remove(element): 移除给定的元素
- removeAt(position): 移除单向链表中某个位置的元素
- getHead(): 获取单向链表的头部
- isAmpty(): 检查单向链表是否为空，为空则返回true
- toString(): 将链表所有内容以字符串输出
- size(): 返回单向链表长度
append方法:
说明: 向单向链表尾部添加元素。
实现:
/**
* 向单向链表尾部添加元素
* @param {Any} element 要加入链表的节点
*/
this.append = function(element) {
var node = new Node(element);
var current;
if (head == null) {
head = node;
} else {
// 当前项等于链表头部元素.
// while循环到最后一个，从而将该节点加入链表尾部。
current = head;
// 当next为null时，判定为false。退出循环。
while (current.next) {
current = current.next;
}
current.next = node;
}
length++;
};
insert方法:
说明: 向单向链表中某个位置插入元素。
实现:
/**
* 向单向链表中插入某个元素
* @param {Number} position 要插入的位置
* @param {Any} element 要插入的元素
* @return {Boolean} 插入成功返回true，失败返回false
*/
this.insert = function(position, element) {
if (position >= 0 && position <= length) {
var node = new Node(element);
var current = head;
var previous;
var index = 0;
if (position == 0) {
node.next = current;
head = node;
} else {
while (index++ < position) {
previous = current;
current = current.next;
}
previous.next = node;
node.next = current;
}
length++;
return true;
} else {
return false;
}
};
indexOf方法:
说明：寻找某个元素在单向链表中的位置。
实现:
/**
* 寻找某个元素在单向链表中的位置
* @param {Any} element 要寻找的元素
* @return {Number} 返回值>=0则代表找到相应位置
*/
this.indexOf = function(element) {
var current = head;
var index = -1;
while (current) {
if (element === current.element) {
return index;
}
index++;
current = current.next;
}
return -1;
};
remove方法:
说明: 移除给定的元素。
实现:
/**
* 移除给定的元素
* @param {Any} element 要移除的元素
* @return {Number} 返回值>=0表示移除成功
*/
this.remove = function(element) {
var index = this.indexOf(element);
return this.removeAt(index);
};
removeAt方法:
说明:移除单向链表中某个位置的元素。
实现:
/**
* 移除单向链表中某一个元素
* @param {Number} position 要移除元素的位置
* @return {Any} 移除成功返回被移除的元素，不成功则返回NULL
*/
this.removeAt = function(position) {
if (position > -1 && position < length) {
var current = head;
var previous;
var index = 0;
if (position == 0) {
// 因为之前head指向第一个元素，现在把head修改为指向第二个元素。
// 核心概念在于链表前后全靠指针链接，而非数组一般。
// 所以只需要改变head的元素。
head = current.next;
} else {
while (index++ < position) {
// previous指要操作元素位置之前的那个元素，current表示之后的那个元素。
previous = current;
current = current.next;
}
previous.next = current.next;
}
length--;
return current.element;
} else {
return null;
}
};
getHead方法:
说明:获取单向链表的头部。
实现:
/**
* 获取单向链表的头部
* @return {Any} 单向链表的头部
*/
this.getHead = function() {
return head;
}
isAmpty、toString、size方法
实现:
/**
* 判断单向链表是否为空
* @return {Boolean} 为空则返回true，不为空则返回false
*/
this.isAmpty = function() {
return length === 0
};
/**
* 将链表所有内容以字符串输出
* @return {String} 要输出的字符串
*/
this.toString = function() {
var current = head;
var string = '';
while (current) {
string += current.element;
current = current.next;
}
return string;
};
/**
* 返回单向链表长度
* @return {Number} 单向链表的长度
*/
this.size = function() {
return length;
};
双向链表
双向链表与单向链表很是相像。在单向链表中，只有指向下一个节点的链接。但在双向链表中，还有指向上一个节点的链接，是双向的。
JavaScipt中双向链表的实现
首先，依然是构造函数:
/**
* 双向链表的构造函数
*/
function DoublyLinkedList() {
/**
* 双向链表中节点的构造函数
* @param {Any} element 要传入链表的元素
*/
var Node = function(element) {
this.element = element;
this.prev = null;
this.next = null;
}
//双向链表的长度
var length = 0;
//双向链表的头结点，初始化为NULL
var head = null;
//双向链表的尾结点，初始化为NULL
var tail = null;
}
双向链表需要有如下的方法:
- append(element): 添加元素到双向链表尾部
- insert(position,element): 向双向链表中某个位置插入元素
- removeAt(position): 移除双向链表中某个位置的元素
- showHead(): 获取双向链表的头部
- showLength(): 获取双向链表长度
- showTail(): 获取双向链表尾部
append方法:
说明: 添加元素到双向链表尾部
实现:
/**
* 向链表尾部添加元素
* @param {Any} element 要加入链表的节点
* @return {Any} 加入链表的节点
*/
this.append = function(element) {
var node = new Node(element);
if (head === null) {
head = node;
tail = node;
} else {
var previous;
var current = head;
while (current.next) {
current = current.next;
}
current.next = node;
node.prev = current;
tail = node;
}
length++;
return node;
};
insert方法:
说明: 向双向链表中某个位置插入元素。
实现:
/**
* 向链表中插入某个元素
* @param {Number} position 要插入的位置
* @return {Boolean} 插入成功返回true，失败返回false
*/
this.insert = function(position, element) {
if (position >= 0 && position <= length) {
var node = new Node(element);
var index = 0;
var previous;
var current = head;
if (position === 0) {
if (head === null) {
head = node;
tail = node;
} else {
current.prev = node;
node.next = current;
head = node;
}
} else if (position === length) {
current = tail;
current.next = node;
node.prev = current;
tail = node;
} else {
while (index++ < position) {
previous = current;
current = current.next;
}
previous.next = node;
node.prev = previous;
current.prev = node;
node.next = current;
}
length++;
return true;
} else {
return false;
}
};
removeAt方法:
说明:移除双向链表中某个位置的元素。
实现:
/**
* 移除链表中某一个元素
* @param {Number} position 要移除元素的位置
* @return {Any} 移除成功返回被移除的元素，不成功则返回false
*/
this.removeAt = function(position) {
if (position > -1 && position < length) {
var current = head;
var index = 0;
var previous;
if (position === 0) {
head = current.next;
if (length === 1) {
tail = null;
head.prev = null;
}
} else if (position === length - 1) {
current = tail;
tail = current.prev;
tail.next = null;
} else {
while (index++ < position) {
previous = current.prev;
current = current.next;
}
previous.next = current.next;
current.next.prev = previous;
}
length--;
return current.element;
} else {
return false;
}
};
showHead、showLength、showTail方法
实现:
/**
* 获取链表的头部
* @return {Any} 链表的头部
*/
this.showHead = function() {
return head;
};
/**
* 获取链表长度
* @return {Number} 链表长度
*/
this.showLength = function() {
return length;
};
/**
* 获取链表尾部
* @return {Any} 链表尾部
*/
this.showTail = function() {
return tail;
};
感想
链表这一节，基本全部都是先按需求写代码，写完后再和书上对比。发现简直被瞬间秒成渣。自己写的很多暗坑，逻辑也很混乱。看来还是太年轻了。