JavaScript數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之鏈表

更新時(shí)間：2016年01月29日 11:14:18 投稿：hebedich

鏈表就是線性表中針對(duì)順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化手段，但是在javascript語(yǔ)言中由于數(shù)組的特殊性（自動(dòng)更新引用位置），所以我們可以采用對(duì)象的方式做鏈表存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)

鏈表簡(jiǎn)介

鏈表是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也屬于線性表，但不會(huì)按線性的順序來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。而是在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，儲(chǔ)存了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針?？梢钥磮D理解。(有C語(yǔ)言基礎(chǔ)的可能比較好理解)。
使用鏈表結(jié)構(gòu)可以克服數(shù)組需要預(yù)先知道數(shù)據(jù)大小的缺點(diǎn)(C語(yǔ)言的數(shù)組需要預(yù)先定義長(zhǎng)度)，鏈表結(jié)構(gòu)可以充分利用計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)靈活的內(nèi)存動(dòng)態(tài)管理。
接下來(lái)就是介紹兩種常見的鏈表: 單向鏈表，雙向鏈表在JavaScript中的實(shí)現(xiàn)。

單向鏈表

鏈表中最簡(jiǎn)單的形式就是單向鏈表，鏈表中的節(jié)點(diǎn)都包含兩個(gè)部分，第一部分儲(chǔ)存著自身信息，第二部分則儲(chǔ)存有指向下一節(jié)點(diǎn)的指針。最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)則指向NULL:

JavaScipt中單向鏈表的實(shí)現(xiàn)

首先，創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)造函數(shù)。

/**
 * 單向鏈表構(gòu)造函數(shù)
 */
function LinkedList() {
 /**
  * 單向鏈表中節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造函數(shù)
  * @param {Any} element 要傳入鏈表的節(jié)點(diǎn)
  */
 var Node = function(element) {
  this.element = element;
  //下個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址
  this.next = null;
 }

 //單向鏈表的長(zhǎng)度
 var length = 0;
 //單向鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，初始化為NULL
 var head = null;
}

不難看出，單向鏈表構(gòu)造函數(shù)比棧與隊(duì)列要復(fù)雜許多。
單向鏈表需要有如下的方法:

append(element): 添加元素到鏈表尾部
insert(position,element): 向單向鏈表中某個(gè)位置插入元素
indexOf(element): 尋找某個(gè)元素在單向鏈表中的位置
remove(element): 移除給定的元素
removeAt(position): 移除單向鏈表中某個(gè)位置的元素
getHead(): 獲取單向鏈表的頭部
isAmpty(): 檢查單向鏈表是否為空，為空則返回true
toString(): 將鏈表所有內(nèi)容以字符串輸出
size(): 返回單向鏈表長(zhǎng)度

append方法:

說(shuō)明: 向單向鏈表尾部添加元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 向單向鏈表尾部添加元素
 * @param {Any} element 要加入鏈表的節(jié)點(diǎn)
 */
this.append = function(element) {
 var node = new Node(element);
 var current;

 if (head == null) {
  head = node;
 } else {
  // 當(dāng)前項(xiàng)等于鏈表頭部元素.
  // while循環(huán)到最后一個(gè)，從而將該節(jié)點(diǎn)加入鏈表尾部。
  current = head;
  // 當(dāng)next為null時(shí)，判定為false。退出循環(huán)。
  while (current.next) {
   current = current.next;
  }
  current.next = node;
 }
 length++;
};

insert方法:

說(shuō)明: 向單向鏈表中某個(gè)位置插入元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 向單向鏈表中插入某個(gè)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，失敗返回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:

說(shuō)明：尋找某個(gè)元素在單向鏈表中的位置。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 尋找某個(gè)元素在單向鏈表中的位置
 * @param {Any} element 要尋找的元素
 * @return {Number}     返回值>=0則代表找到相應(yīng)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:

說(shuō)明: 移除給定的元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 移除給定的元素
 * @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:

說(shuō)明:移除單向鏈表中某個(gè)位置的元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 移除單向鏈表中某一個(gè)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，不成功則返回NULL
 */
this.removeAt = function(position) {
 if (position > -1 && position < length) {
  var current = head;
  var previous;
  var index = 0;

  if (position == 0) {
   // 因?yàn)橹癶ead指向第一個(gè)元素，現(xiàn)在把head修改為指向第二個(gè)元素。
   // 核心概念在于鏈表前后全靠指針鏈接，而非數(shù)組一般。
   // 所以只需要改變head的元素。
   head = current.next;
  } else {
   while (index++ < position) {
    // previous指要操作元素位置之前的那個(gè)元素，current表示之后的那個(gè)元素。
    previous = current;
    current = current.next;
   }

   previous.next = current.next;
  }

  length--;

  return current.element;
 } else {
  return null;
 }
};

getHead方法:

說(shuō)明:獲取單向鏈表的頭部。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 獲取單向鏈表的頭部
 * @return {Any} 單向鏈表的頭部
 */
this.getHead = function() {
 return head;
}

isAmpty、toString、size方法

實(shí)現(xiàn):

/**
 * 判斷單向鏈表是否為空
 * @return {Boolean} 為空則返回true，不為空則返回false
 */
this.isAmpty = function() {
 return length === 0
};

/**
 * 將鏈表所有內(nèi)容以字符串輸出
 * @return {String} 要輸出的字符串
 */
this.toString = function() {
 var current = head;
 var string = '';

 while (current) {
  string += current.element;
  current = current.next;
 }
 return string;
};

/**
 * 返回單向鏈表長(zhǎng)度
 * @return {Number} 單向鏈表的長(zhǎng)度
 */
this.size = function() {
 return length;
};

雙向鏈表

雙向鏈表與單向鏈表很是相像。在單向鏈表中，只有指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接。但在雙向鏈表中，還有指向上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接，是雙向的。

JavaScipt中雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)

首先，依然是構(gòu)造函數(shù):

/**
 * 雙向鏈表的構(gòu)造函數(shù)
 */
function DoublyLinkedList() {
 /**
  * 雙向鏈表中節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造函數(shù)
  * @param {Any} element 要傳入鏈表的元素
  */
 var Node = function(element) {
  this.element = element;
  this.prev = null;
  this.next = null;
 }

 //雙向鏈表的長(zhǎng)度
 var length = 0;
 //雙向鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，初始化為NULL
 var head = null;
 //雙向鏈表的尾結(jié)點(diǎn)，初始化為NULL
 var tail = null;
}

雙向鏈表需要有如下的方法:

append(element): 添加元素到雙向鏈表尾部
insert(position,element): 向雙向鏈表中某個(gè)位置插入元素
removeAt(position): 移除雙向鏈表中某個(gè)位置的元素
showHead(): 獲取雙向鏈表的頭部
showLength(): 獲取雙向鏈表長(zhǎng)度
showTail(): 獲取雙向鏈表尾部

append方法:

說(shuō)明: 添加元素到雙向鏈表尾部
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 向鏈表尾部添加元素
 * @param {Any} element 要加入鏈表的節(jié)點(diǎn)
 * @return {Any}     加入鏈表的節(jié)點(diǎn)
 */
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:

說(shuō)明: 向雙向鏈表中某個(gè)位置插入元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 向鏈表中插入某個(gè)元素
 * @param {Number} position 要插入的位置
 * @return {Boolean}     插入成功返回true，失敗返回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:

說(shuō)明:移除雙向鏈表中某個(gè)位置的元素。
實(shí)現(xiàn):

/**
 * 移除鏈表中某一個(gè)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，不成功則返回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

實(shí)現(xiàn):

/**
 * 獲取鏈表的頭部
 * @return {Any} 鏈表的頭部
 */
this.showHead = function() {
 return head;
};

/**
 * 獲取鏈表長(zhǎng)度
 * @return {Number} 鏈表長(zhǎng)度
 */
this.showLength = function() {
 return length;
};

/**
 * 獲取鏈表尾部
 * @return {Any} 鏈表尾部
 */
this.showTail = function() {
 return tail;
};

感想

鏈表這一節(jié)，基本全部都是先按需求寫代碼，寫完后再和書上對(duì)比。發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)直被瞬間秒成渣。自己寫的很多暗坑，邏輯也很混亂?？磥?lái)還是太年輕了。

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