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,链表中的元素并不保所处连续的存储空间内,每个元素由另4个多存储元素有有一种的节点和另4个多指向下另4个多元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只都要修改相应元素上的指针就不能了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作速率单位单位更高。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)以及每另4个多元素的next指针,有这两要素当我们歌词 就不能很方便地遍历链表从而操作所有的元素。不能把链表想象成二根锁链,锁链中的每另4个多节点全是相互连接的,当我们歌词 假使 找到锁链的头,整条锁链就都不能找到了。当当我们歌词 来看一下具体的实现法律方法。

  首先当我们歌词 都要另4个多辅助类,用来描述链表中的节点。有一种 类很简单,只都要另4个多属性,另4个多用来保存节点的值,另4个多用来保存指向下另4个多节点的指针。

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

  下面是当我们歌词 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,并返回有一种

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

  当当我们歌词 从查找链表元素的法律方法getElementAt()现在现在开始 ,可能上方当我们歌词 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,可能值超出了索引的范围(小于0可能大于length - 1),则返回null。当我们歌词 从链表的head现在现在开始 ,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,但会 返回有一种 节点。是全是很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0现在现在开始 ,假使 找到了链表的头(统统当我们歌词 都要在LinkedList类中保存head值),但会 就不能遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()法律方法,接下来当我们歌词 就不能很方便地实现append()法律方法,用来在链表的尾部打上去新节点。

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

    // 可能当前链表为空,则将head指向node
    if (this.head === null) this.head = node;
    else {
        // 但会



,找到链表尾部的元素,但会



打上去新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   可能链表的head为null(有一种 状态表示链表为空),则直接将head指向新打上去的元素。但会 ,通过getElementAt()法律方法找到链表的最后另4个多节点,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4个多元素的next值为null。将节点挂到链表上以前,并不忘记将链表的长度加1,当我们歌词 都要通过length属性来记录链表的长度。

  接下来当我们歌词 要实现insert()法律方法,不能在链表的任意位置打上去节点。

insert (position, element) {
    // position不能

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,不能 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,但会 更新head的值为新插入的节点。

  可能要插入的节点在链表的上方可能尾部,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,当我们歌词 首先找到位置2的前另4个多节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,但会 再将previous node的next指针指向new node,原先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,有一种 状态也是适用的。而可能链表为空,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。

  按照相同的法律方法,当我们歌词 不能很容易地写出removeAt()法律方法,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position不能

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。

  可能要删除的节点为链表的头部,只都要将head移到下另4个多节点即可。可能当前链表不还都可以 另4个多节点,没法 下另4个多节点为null,此时将head指向下另4个多节点等同于将head设置成null,删除以前链表为空。可能要删除的节点在链表的上方要素,当我们歌词 都要找出position所在位置的前另4个多节点,将它的next指针指向position所在位置的下另4个多节点。总之,删除节点只都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。被删除的节点可能再也没法 其它要素的引用而被丢弃在内存中,等待歌曲垃圾回收器来清除。有关JavaScript垃圾回收器的工作原理,不能查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面当我们歌词 来看看indexOf()法律方法,该法律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;
}

  当我们歌词 从链表的头部现在现在开始 遍历,直到找到和给定元素相同的元素,但会 返回对应的索引号。可能没法 找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它法律方法都比较简单,就不再分部讲解了,下面是完整版的链表类的代码:

   在isEmpty()法律方法中,当我们歌词 不能根据length不是为0来判断链表不是为空,当然无需能根据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法律方法全是正确地更新length和head。toString()法律方法而是为了方便测试而编写的,当我们歌词 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

  上方链表中每另4个多元素不还都可以 另4个多next指针,用来指向下另4个多节点,原先的链表称之为单向链表,当我们歌词 不还都可以 从链表的头部现在现在开始 遍历整个链表,任何另4个多节点不还都可以 找到它的下另4个多节点,而不能 找到它的上另4个多节点。双向链表中的每另4个多元素拥有另4个多指针,另4个多用来指向下另4个多节点,另4个多用来指向上另4个多节点。在双向链表中,除了不能像单向链表一样从头部现在现在开始 遍历之外,还不能从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据行态示意图:

  可能双向链表具有单向链表的所有行态,但会 当我们歌词 的双向链表类不能继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node都要打上去另4个多prev属性,用来指向前另4个多节点。

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()法律方法的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前打上去的节点外,都要将tail也指向当都要打上去的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当都要打上去的节点node,但会 修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新打上去的节点。当我们歌词 不都要从头现在现在开始 遍历整个链表,而通过tail不能直接找到链表的尾部,有一种 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 {
        // 但会



,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++;
}

   可能双向链表不能从链表的尾部往前遍历,统统当我们歌词 修改了getElementAt()法律方法,对基类中单向链表的法律方法进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一时段 ,从链表的尾部现在现在开始 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;
    }
    // 原先往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有有有一种遍历法律方法,原先往后遍历调用的是基类单向链表里的法律方法,从后往前遍历都要用到节点的prev指针,用来查找前另4个多节点。

  当我们歌词 一起还都要修改insert()和removeAt()有一种 个多法律方法。记住,与单向链表唯一的区别而是要一起维护head和tail,以及每另4个多节点上的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;
            }
        }
        // 插入到上方位置
        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不能

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;
    }
    // 移除上方元素
    else {
        current = this.getElementAt(position);
        previous = current.prev;
        previous.next = current.next;
        current.next.prev = previous;
    }

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

  操作过程中都要判断有一种 特殊状态,同类链表的头和尾,以及当前链表不是为空等等,但会 多多程序运行 可能会在有一种 特殊状态下原因分析分析越界和报错。下面是另4个多完整版的双向链表类的代码:

  当我们歌词 重写了toString()法律方法以方便更加清楚地查看测试结果。下面是有一种 测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(60

);
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: 60

] [element: 60

, 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: 60

] [element: 60

, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 60

, next: null] 
9
15
60


[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当时人的头部。循环链表能不是单向循环链表,不能不是双向循环链表。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,都要确保最后另4个多元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的完整版代码:

  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:

  下一章当我们歌词 将介绍何如用JavaScript来实现集合有一种 数据行态。