JavaScript中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法(三)：鏈表

更新時間：2015年06月19日 09:33:40 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了JavaScript中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法(三)：鏈表,本文分別講解了單鏈表與雙鏈表以及增加節(jié)和刪除節(jié)的代碼實例,需要的朋友可以參考下

我們可以看到在javascript概念中的隊列與棧都是一種特殊的線性表的結(jié)構(gòu)，也是一種比較簡單的基于數(shù)組的順序存儲結(jié)構(gòu)。由于javascript的解釋器針對數(shù)組都做了直接的優(yōu)化，不會存在在很多編程語言中數(shù)組固定長度的問題(當數(shù)組填滿后再添加就比較困難了，包括添加刪除，都是需要把數(shù)組中所有的元素全部都變換位置的，javascript的的數(shù)組確實直接給優(yōu)化好了，如push,pop,shift,unshift,split方法等等…)

線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)，最大的缺點就是改變其中一個元素的排列時都會引起整個合集的變化，其原因就是在內(nèi)存中的存儲本來就是連貫沒有間隙的，刪除一個自然就要補上。針對這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化之后就出現(xiàn)了鏈式存儲結(jié)構(gòu)，換個思路，我們完全不關(guān)心數(shù)據(jù)的排列，我們只需要在每一個元素的內(nèi)部把下一個的數(shù)據(jù)的位置給記錄就可以了，所以用鏈接方式存儲的線性表簡稱為鏈表，在鏈式結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)=（信息+地址）

鏈式結(jié)構(gòu)中，我們把地址也可以稱為“鏈”，一個數(shù)據(jù)單元就是一個節(jié)點，那么可以說鏈表就是一組節(jié)點組成的合集。每一個節(jié)點都有一個數(shù)據(jù)塊引用指向它的下一個節(jié)點

數(shù)組元素是靠位置關(guān)系做邏輯引用，鏈表則是靠每一個數(shù)據(jù)元保存引用指針關(guān)系進行引用

這種結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢就非常明顯的，插入一個數(shù)據(jù)完全不需要關(guān)心其排列情況，只要把“鏈”的指向銜接上

這樣做鏈表的思路就不會局限在數(shù)組上了，我們可以用對象了，只要對象之間存在引用關(guān)系即可

鏈表一般有，單鏈表、靜態(tài)鏈表、循環(huán)鏈表、雙向鏈表

單鏈表：就是很單一的向下傳遞，每一個節(jié)點只記錄下一個節(jié)點的信息，就跟無間道中的梁朝偉一樣做臥底都是通過中間人上線與下線聯(lián)系，一旦中間人斷了，那么就無法證明自己的身份了，所以片尾有一句話："我是好人，誰知道呢？”

靜態(tài)鏈表：就是用數(shù)組描述的鏈表。也就是數(shù)組中每一個下表都是一個“節(jié)”包含了數(shù)據(jù)與指向

循環(huán)鏈表：由于單鏈表的只會往后方傳遞，所以到達尾部的時候，要回溯到首部會非常麻煩，所以把尾部節(jié)的鏈與頭連接起來形成循環(huán)

雙向鏈表：針對單鏈表的優(yōu)化，讓每一個節(jié)都能知道前后是誰，所以除了后指針域還會存在一個前指針域，這樣提高了查找的效率，不過帶來了一些在設(shè)計上的復雜度，總體來說就是空間換時間了

綜合下，其實鏈表就是線性表中針對順序存儲結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化手段，但是在javascript語言中由于數(shù)組的特殊性（自動更新引用位置），所以我們可以采用對象的方式做鏈表存儲的結(jié)構(gòu)

單鏈表

我們實現(xiàn)一個最簡單的鏈表關(guān)系

function createLinkList() {
  var _this = {},
    prev = null;
  return {
    add: function(val) {
      //保存當前的引用
      prev = {
        data: val,
        next: prev || null
      }
    }
  }
}
var linksList = createLinkList(); 
linksList.add("arron1"); 
linksList.add("arron2"); 
linksList.add("arron3");
//node節(jié)的next鏈就是 -arron3-arron2-arron1

通過node對象的next去直引用下一個node對象，初步是實現(xiàn)了通過鏈表的引用，這種鏈式思路jQuery的異步deferred中的then方法，還有日本的cho45的jsderferre中都有用到。這個實現(xiàn)上還有一個最關(guān)鍵的問題，我們怎么動態(tài)插入數(shù)據(jù)到執(zhí)行的節(jié)之后？

所以我們必須要設(shè)計一個遍歷的方法，用來搜索這個node鏈上的數(shù)據(jù)，然后找出這個對應的數(shù)據(jù)把新的節(jié)插入到當前的鏈中，并改寫位置記錄

//在鏈表中找到對應的節(jié)
var findNode = function createFindNode(currNode) {
  return function(key){
    //循環(huán)找到執(zhí)行的節(jié)，如果沒有返回本身
    while (currNode.data != key) {
      currNode = currNode.next;
    }
    return currNode;        
  }
}(headNode);

這就是一個查找當前節(jié)的一個方法，通過傳遞原始的頭部headNode節(jié)去一直往下查找next，直到找到對應的節(jié)信息

這里是用curry方法實現(xiàn)的

那么插入節(jié)的的時候，針對鏈表地址的換算關(guān)系這是這樣

a-b-c-d的鏈表中，如果要在c(c.next->d)后面插入一個f

a-b-c-f-d ,那么c,next->f , f.next-d

通過insert方法增加節(jié)

//創(chuàng)建節(jié)
function createNode(data) {
  this.data = data;
  this.next = null;
}
//初始化頭部節(jié)
//從headNode開始形成一條鏈條
//通過next銜接
var headNode = new createNode("head");

//在鏈表中找到對應的節(jié)
var findNode = function createFindNode(currNode) {
  return function(key){
    //循環(huán)找到執(zhí)行的節(jié)，如果沒有返回本身
    while (currNode.data != key) {
      currNode = currNode.next;
    }
    return currNode;        
  }
}(headNode);

//插入一個新節(jié)
this.insert = function(data, key) {
  //創(chuàng)建一個新節(jié)
  var newNode = new createNode(data);
  //在鏈條中找到對應的數(shù)據(jù)節(jié)
  //然后把新加入的掛進去
  var current = findNode(key);
  //插入新的接，更改引用關(guān)系
  //1:a-b-c-d
  //2:a-b-n-c-d
  newNode.next = current.next;
  current.next = newNode;
};

首先分離出createNode節(jié)的構(gòu)建，在初始化的時候先創(chuàng)建一個頭部節(jié)對象用來做節(jié)開頭的初始化對象

在insert增加節(jié)方法中，通過對headNode鏈的一個查找，找到對應的節(jié)，把新的節(jié)給加后之后，最后就是修改一下鏈的關(guān)系

如何從鏈表中刪除一個節(jié)點？

由于鏈表的特殊性，我們a->b->c->d ，如果要刪除c那么就必須修改b.next->c為 b.next->d，所以找到前一個節(jié)修改其鏈表next地址，這個有點像dom操作中removeChild找到其父節(jié)點調(diào)用移除子節(jié)點

同樣的我們也在remove方法的設(shè)計中，需要設(shè)計一個遍歷往上回溯一個父節(jié)點即可

//找到前一個節(jié)
var findPrevious = function(currNode) {
  return function(key){
    while (!(currNode.next == null) &&
      (currNode.next.data != key)) {
      currNode = currNode.next;
    }
    return currNode;      
  }
}(headNode);

//插入方法
this.remove = function(key) {
  var prevNode = findPrevious(key);
  if (!(prevNode.next == null)) {
    //修改鏈表關(guān)系
    prevNode.next = prevNode.next.next;
  }
};

測試代碼：

<!doctype html><button id="test1">插入多條數(shù)據(jù)</button>
<button id="test2">刪除Russellville數(shù)據(jù)</button><div id="listshow"><br /></div><script type="text/javascript">
 //////////
 //創(chuàng)建鏈表 //
 //////////
 function createLinkList() {

 //創(chuàng)建節(jié)
 function createNode(data) {
  this.data = data;
  this.next = null;
 }

 //初始化頭部節(jié)
 //從headNode開始形成一條鏈條
 //通過next銜接
 var headNode = new createNode("head");

 //在鏈表中找到對應的節(jié)
 var findNode = function createFindNode(currNode) {
  return function(key) {
  //循環(huán)找到執(zhí)行的節(jié)，如果沒有返回本身
  while (currNode.data != key) {
   currNode = currNode.next;
  }
  return currNode;
  }
 }(headNode);

 //找到前一個節(jié)
 var findPrevious = function(currNode) {
  return function(key) {
  while (!(currNode.next == null) &&
   (currNode.next.data != key)) {
   currNode = currNode.next;
  }
  return currNode;
  }
 }(headNode);


 //插入一個新節(jié)
 this.insert = function(data, key) {
  //創(chuàng)建一個新節(jié)
  var newNode = new createNode(data);
  //在鏈條中找到對應的數(shù)據(jù)節(jié)
  //然后把新加入的掛進去
  var current = findNode(key);
  //插入新的接，更改引用關(guān)系
  //1:a-b-c-d
  //2:a-b-n-c-d
  newNode.next = current.next;
  current.next = newNode;
 };

 //插入方法
 this.remove = function(key) {
  var prevNode = findPrevious(key);
  if (!(prevNode.next == null)) {
  //修改鏈表關(guān)系
  prevNode.next = prevNode.next.next;
  }
 };


 this.display = function(fn) {
  var currNode = headNode;
  while (!(currNode.next == null)) {
  currNode = currNode.next;
  fn(currNode.data)
  }
 };

 }


 var cities = new createLinkList();

 function create() {
 var text = '';
 cities.display(function(data) {
  text += '-' + data;
 });
 var div = document.createElement('div')
 div.innerHTML = text;
 document.getElementById("listshow").appendChild(div)
 }

 document.getElementById("test1").onclick = function() {
 cities.insert("Conway", "head");
 cities.insert("Russellville", "Conway");
 cities.insert("Carlisle", "Russellville");
 cities.insert("Alma", "Carlisle");
 create();
 }

 document.getElementById("test2").onclick = function() {
 cities.remove("Russellville");
 create()
 }

</script>

雙鏈表

原理跟單鏈表是一樣的，無非就是給每一個節(jié)增加一個前鏈表的指針

增加節(jié)

//插入一個新節(jié)
this.insert = function(data, key) {
  //創(chuàng)建一個新節(jié)
  var newNode = new createNode(data);
  //在鏈條中找到對應的數(shù)據(jù)節(jié)
  //然后把新加入的掛進去
  var current = findNode(headNode,key);
  //插入新的接，更改引用關(guān)系
  newNode.next   = current.next;
  newNode.previous = current
  current.next   = newNode;
};

刪除節(jié)

this.remove = function(key) {
  var currNode = findNode(headNode,key);
  if (!(currNode.next == null)) {
    currNode.previous.next = currNode.next;
    currNode.next.previous = currNode.previous;
    currNode.next     = null;
    currNode.previous   = null;
  }
};

在刪除操作中有一個明顯的優(yōu)化：不需要找到父節(jié)了，因為雙鏈表的雙向引用所以效率比單鏈要高

測試代碼：

<!doctype html><button id="test1">插入多條數(shù)據(jù)</button>
<button id="test2">刪除Russellville數(shù)據(jù)</button><div id="listshow"><br /></div><script type="text/javascript">

 //////////
 //創(chuàng)建鏈表 //
 //////////
 function createLinkList() {

 //創(chuàng)建節(jié)
 function createNode(data) {
  this.data = data;
  this.next = null;
  this.previous = null
 }

   //初始化頭部節(jié)
 //從headNode開始形成一條鏈條
 //通過next銜接
 var headNode = new createNode("head");

 //在鏈表中找到對應的數(shù)據(jù)
 var findNode = function(currNode, key) {
  //循環(huán)找到執(zhí)行的節(jié)，如果沒有返回本身
  while (currNode.data != key) {
  currNode = currNode.next;
  }
  return currNode;
 }

 //插入一個新節(jié)
 this.insert = function(data, key) {
  //創(chuàng)建一個新節(jié)
  var newNode = new createNode(data);
  //在鏈條中找到對應的數(shù)據(jù)節(jié)
  //然后把新加入的掛進去
  var current = findNode(headNode,key);
  //插入新的接，更改引用關(guān)系
  newNode.next   = current.next;
  newNode.previous = current
  current.next   = newNode;
 };

 this.remove = function(key) {
  var currNode = findNode(headNode,key);
  if (!(currNode.next == null)) {
  currNode.previous.next = currNode.next;
  currNode.next.previous = currNode.previous;
  currNode.next     = null;
  currNode.previous   = null;
  }
 };

 this.display = function(fn) {
  var currNode = headNode;
  while (!(currNode.next == null)) {
  currNode = currNode.next;
  fn(currNode.data)
  }
 };

 }


 var cities = new createLinkList();

 function create() {
 var text = '';
 cities.display(function(data) {
  text += '-' + data;
 });
 var div = document.createElement('div')
 div.innerHTML = text;
 document.getElementById("listshow").appendChild(div)
 }

 document.getElementById("test1").onclick = function() {
 cities.insert("Conway", "head");
 cities.insert("Russellville", "Conway");
 cities.insert("Carlisle", "Russellville");
 cities.insert("Alma", "Carlisle");
 create();
 }

 document.getElementById("test2").onclick = function() {
 cities.remove("Russellville");
 create()
 }


</script>

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