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,链表中的元素何必 保居于连续的存储空间内,每个元素由否则存储元素你你这个的节点和否则指向下否则元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只能够 修改相应元素上的指针就还能够 了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作下行下行速率 更高。下面是链表数据特征的示意图:

  要实现链表数据特征,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每否则元素的next指针,有这两每项必须来过多必须来过多人就还能够 很方便地遍历链表从而操作所有的元素。还能够 把链表想象成二根锁链,锁链中的每否则节点都是相互连接的,必须来过多必须来过多人只是找到锁链的头,整条锁链就都还能够 找到了。让必须来过多必须来过多人来看一下具体的实现措施。

  首先必须来过多必须来过多人能够 否则辅助类,用来描述链表中的节点。你你这个类很简单,只能够 否则属性,否则用来保存节点的值,否则用来保存指向下否则节点的指针。

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

  下面是必须来过多必须来过多人链表类的基本骨架:

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

    append (element) {} // 向链表中加上节点

    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,并返回你你这个元素的值

    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 () {} // 判断链表是否为空

    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
}

  让必须来过多必须来过多人从查找链表元素的措施getElementAt()开始英语 ,可能里面必须来过多必须来过多人会多次用到它。

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,可能值超出了索引的范围(小于0可能大于length - 1),则返回null。必须来过多必须来过多人从链表的head开始英语 ,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,否则返回你你这个节点。是都是很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0开始英语 ,只是找到了链表的头(必须来过多必须来过多必须来过多必须来过多人能够 在LinkedList类中保存head值),否则就还能够 遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()措施,接下来必须来过多必须来过多人就还能够 很方便地实现append()措施,用来在链表的尾部加上新节点。

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 {
        // 否则,找到链表尾部的元素,否则加上新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   可能链表的head为null(你你这个情况报告表示链表为空),则直接将head指向新加上的元素。否则,通过getElementAt()措施找到链表的最后否则节点,将该节点的next指针指向新加上的元素。新加上的元素的next指针默认为null,链表最后否则元素的next值为null。将节点挂到链表上事先,何必 忘记将链表的长度加1,必须来过多必须来过多人能够 通过length属性来记录链表的长度。

  接下来必须来过多必须来过多人要实现insert()措施,还能够 在链表的任意位置加上节点。

insert (position, element) {
    // position必须超出边界值
    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,必须越界。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,否则更新head的值为新插入的节点。

  可能要插入的节点在链表的里面可能尾部,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,必须来过多必须来过多人首先找到位置2的前否则节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,否则再将previous node的next指针指向new node,否则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,你你这个情况报告也是适用的。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()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。

  按照相同的措施,必须来过多必须来过多人还能够 很容易地写出removeAt()措施,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position必须超出边界值
    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况报告。

  可能要删除的节点为链表的头部,只能够 将head移到下否则节点即可。可能当前链表必须否则节点,必须下否则节点为null,此时将head指向下否则节点等同于将head设置成null,删除事先链表为空。可能要删除的节点在链表的里面每项,必须来过多必须来过多人能够 找出position所在位置的前否则节点,将它的next指针指向position所在位置的下否则节点。总之,删除节点只能够 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必须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,还能够 查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面必须来过多必须来过多人来看看indexOf()措施,该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;
}

  必须来过多必须来过多人从链表的头部开始英语 遍历,直到找到和给定元素相同的元素,否则返回对应的索引号。可能必须找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它措施都比较简单,就不再分部讲解了,下面是完正的链表类的代码:

   在isEmpty()措施中,必须来过多必须来过多人还能够 根据length是否为0来判断链表是否为空,当然也还能够 根据head是否为null来进行判断,前提是所有涉及到链表节点加上和移除的措施都是正确地更新length和head。toString()措施否则为了方便测试而编写的,必须来过多必须来过多人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

  里面链表中每否则元素必须否则next指针,用来指向下否则节点,否则的链表称之为单向链表,必须来过多必须来过多人必须从链表的头部开始英语 遍历整个链表,任何否则节点必须找到它的下否则节点,而必须找到它的上否则节点。双向链表中的每否则元素拥有否则指针,否则用来指向下否则节点,否则用来指向上否则节点。在双向链表中,除了还能够 像单向链表一样从头部开始英语 遍历之外,还还能够 从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据特征示意图:

  可能双向链表具有单向链表的所有特征,否则必须来过多必须来过多人的双向链表类还能够 继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node能够 加上否则prev属性,用来指向前否则节点。

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()措施的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前加上的节点外,能够 将tail也指向当能够 加上的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当能够 加上的节点node,否则修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新加上的节点。必须来过多必须来过多人不能够 从头开始英语 遍历整个链表,而通过tail还能够 直接找到链表的尾部,你你这个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都指向当前加上的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 否则,将当前节点加上到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   可能双向链表还能够 从链表的尾部往前遍历,必须来过多必须来过多必须来过多必须来过多人修改了getElementAt()措施,对基类中单向链表的措施进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一时段,从链表的尾部开始英语 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;
    }
    // 否则往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有你你这个遍历措施,否则往后遍历调用的是基类单向链表里的措施,从后往前遍历能够 用到节点的prev指针,用来查找前否则节点。

  必须来过多必须来过多人同去还能够 修改insert()和removeAt()这否则措施。记住,与单向链表唯一的区别否则要同去维护head和tail,以及每否则节点上的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;
            }
        }
        // 插入到里面位置
        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必须超出边界值
    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;
    }
    // 移除里面元素
    else {
        current = this.getElementAt(position);
        previous = current.prev;
        previous.next = current.next;
        current.next.prev = previous;
    }

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

  操作过程中能够 判断必须来过多必须来过多特殊情况报告,相似链表的头和尾,以及当前链表是否为空等等,否则守护多多线程 可能会在必须来过多必须来过多特殊情况报告下原因 越界和报错。下面是否则完正的双向链表类的代码:

  必须来过多必须来过多人重写了toString()措施以方便更加清楚地查看测试结果。下面是必须来过多必须来过多测试用例:

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个人的头部。循环链表还能够 有单向循环链表,也还能够 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特征示意图:

  在实现循环链表时,能够 确保最后否则元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的完正代码:

  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:

  下一章必须来过多必须来过多人将介绍怎样用JavaScript来实现集合你你这个数据特征。