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JavaScript数据结构与算法之链表

2019-11-20 10:39:35
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来源:转载
供稿:网友

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:

  1. append(element): 添加元素到链表尾部
  2. insert(position,element): 向单向链表中某个位置插入元素
  3. indexOf(element): 寻找某个元素在单向链表中的位置
  4. remove(element): 移除给定的元素
  5. removeAt(position): 移除单向链表中某个位置的元素
  6. getHead(): 获取单向链表的头部
  7. isAmpty(): 检查单向链表是否为空,为空则返回true
  8. toString(): 将链表所有内容以字符串输出
  9. 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:

  1. append(element): 添加元素到双向链表尾部
  2. insert(position,element): 向双向链表中某个位置插入元素
  3. removeAt(position): 移除双向链表中某个位置的元素
  4. showHead(): 获取双向链表的头部
  5. showLength(): 获取双向链表长度
  6. 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。

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