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,链表中的元素暂且保存在连续的存储空间内,每个元素由另另一个多多存储元素某种生活的节点和另另一个多多指向下另另一个多多元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只时需修改相应元素上的指针就能要能 了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作波特率更高。下面是链表数据型态的示意图:

  要实现链表数据型态,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每另另一个多多元素的next指针,有这两次要亲戚亲戚其他人就能要能 很方便地遍历链表从而操作所有的元素。能要能 把链表想象成十根锁链,锁链中的每另另一个多多节点就有 相互连接的,亲戚亲戚其他人假如找到锁链的头,整条锁链就都能要能 找到了。让亲戚亲戚其他人来看一下具体的实现最好的最好的办法。

  首先亲戚亲戚其他人时需另另一个多多辅助类,用来描述链表中的节点。这名 类很简单,只时需另另一个多多属性,另另一个多多用来保存节点的值,另另一个多多用来保存指向下另另一个多多节点的指针。

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

  下面是亲戚亲戚其他人链表类的基本骨架:

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

    append (element) {} // 向链表中去掉

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,并返回这名

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 () {} // 判断链表与否为空

    size () {} // 返回链表的长度

    getHead () {} // 返回链表的头元素

    clear () {} // 清空链表

    toString () {} // 辅助最好的最好的办法,按指定格式输出链表中的所有元素,方便测试验证结果
}

  让亲戚亲戚其他人从查找链表元素的最好的最好的办法getElementAt()并且刚开始英文,并且底下亲戚亲戚其他人会多次用到它。

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,并且值超出了索引的范围(小于0并且大于length - 1),则返回null。亲戚亲戚其他人从链表的head并且刚开始英文,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,并且返回这名 节点。是就有 很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0并且刚开始英文,假如找到了链表的头(其他亲戚亲戚其他人时需在LinkedList类中保存head值),并且就能要能 遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()最好的最好的办法,接下来亲戚亲戚其他人就能要能 很方便地实现append()最好的最好的办法,用来在链表的尾部去掉 新节点。

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

    // 并且当前链表为空,则将head指向node
    if (this.head === null) this.head = node;
    else {
        // 并且,找到链表尾部的元素,并且去掉

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

    this.length++;
}

   并且链表的head为null(这名 情形表示链表为空),则直接将head指向新去掉 的元素。并且,通过getElementAt()最好的最好的办法找到链表的最后另另一个多多节点,将该节点的next指针指向新去掉 的元素。新去掉 的元素的next指针默认为null,链表最后另另一个多多元素的next值为null。将节点挂到链表上并且,暂且忘记将链表的长度加1,亲戚亲戚其他人时需通过length属性来记录链表的长度。

  接下来亲戚亲戚其他人要实现insert()最好的最好的办法,能要能 在链表的任意位置去掉 节点。

insert (position, element) {
    // position那么

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,那么 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,并且更新head的值为新插入的节点。

  并且要插入的节点在链表的底下并且尾部,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,亲戚亲戚其他人首先找到位置2的前另另一个多多节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,并且再将previous node的next指针指向new node,另另一个多多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,这名 情形也是适用的。而并且链表为空,即链表的head为null,则参数position会超出边界条件,从而insert()最好的最好的办法会直接返回false。

  最后,别忘了更新length属性的值,将链表的长度加1。

  按照相同的最好的最好的办法,亲戚亲戚其他人能要能 很容易地写出removeAt()最好的最好的办法,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position那么

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形。

  并且要删除的节点为链表的头部,只时需将head移到下另另一个多多节点即可。并且当前链表那么 另另一个多多节点,那么 下另另一个多多节点为null,此时将head指向下另另一个多多节点等同于将head设置成null,删除并且链表为空。并且要删除的节点在链表的底下次要,亲戚亲戚其他人时需找出position所在位置的前另另一个多多节点,将它的next指针指向position所在位置的下另另一个多多节点。总之,删除节点只时需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。被删除的节点并且再也那么 其它次要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,能要能 查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面亲戚亲戚其他人来看看indexOf()最好的最好的办法,该最好的最好的办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;
}

  亲戚亲戚其他人从链表的头部并且刚开始英文遍历,直到找到和给定元素相同的元素,并且返回对应的索引号。并且那么 找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它最好的最好的办法都比较简单,就不再分部讲解了,下面是全部的链表类的代码:

   在isEmpty()最好的最好的办法中,亲戚亲戚其他人能要能 根据length与否为0来判断链表与否为空,当然要能要能 根据head与否为null来进行判断,前提是所有涉及到链表节点去掉 和移除的最好的最好的办法就有 正确地更新length和head。toString()最好的最好的办法并且为了方便测试而编写的,亲戚亲戚其他人来看看哪几只测试用例:

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

  底下链表中每另另一个多多元素那么 另另一个多多next指针,用来指向下另另一个多多节点,另另一个多多的链表称之为单向链表,亲戚亲戚其他人那么 从链表的头部并且刚开始英文遍历整个链表,任何另另一个多多节点那么 找到它的下另另一个多多节点,而那么 找到它的上另另一个多多节点。双向链表中的每另另一个多多元素拥有另另一个多多指针,另另一个多多用来指向下另另一个多多节点,另另一个多多用来指向上另另一个多多节点。在双向链表中,除了能要能 像单向链表一样从头部并且刚开始英文遍历之外,还能要能 从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据型态示意图:

  并且双向链表具有单向链表的所有型态,并且亲戚亲戚其他人的双向链表类能要能 继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node时需去掉 另另一个多多prev属性,用来指向前另另一个多多节点。

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()最好的最好的办法的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前去掉 的节点外,时需将tail也指向当时需去掉 的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当时需去掉 的节点node,并且修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新去掉 的节点。亲戚亲戚其他人不时需从头并且刚开始英文遍历整个链表,而通过tail能要能 直接找到链表的尾部,这名 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);

    // 并且链表为空,则将head和tail都指向当前去掉

的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 并且,将当前节点去掉

到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   并且双向链表能要能 从链表的尾部往前遍历,其他亲戚亲戚其他人修改了getElementAt()最好的最好的办法,对基类中单向链表的最好的最好的办法进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一下午英语 ,从链表的尾部并且刚开始英文遍历。

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;
    }
    // 另另一个多多往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有某种生活遍历最好的最好的办法,另另一个多多往后遍历调用的是基类单向链表里的最好的最好的办法,从后往前遍历时时需到节点的prev指针,用来查找前另另一个多多节点。

  亲戚亲戚其他人一起去还时需修改insert()和removeAt()这名个多多多最好的最好的办法。记住,与单向链表唯一的区别并且要一起去维护head和tail,以及每另另一个多多节点上的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;
            }
        }
        // 插入到底下位置
        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那么

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;
    }
    // 移除底下元素
    else {
        current = this.getElementAt(position);
        previous = current.prev;
        previous.next = current.next;
        current.next.prev = previous;
    }

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

  操作过程中时需判断其他特殊情形,类事链表的头和尾,以及当前链表与否为空等等,并且程序并且会在其他特殊情形下原因越界和报错。下面是另另一个多多全部的双向链表类的代码:

  亲戚亲戚其他人重写了toString()最好的最好的办法以方便更加清楚地查看测试结果。下面是其他测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(1000);
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: 1000] [element: 1000, 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: 1000] [element: 1000, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 1000, next: null] 
9
15
1000
[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自己的头部。循环链表能要能 有单向循环链表,要能要能 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型态示意图:

  在实现循环链表时,时需确保最后另另一个多多元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的全部代码:

  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:

  下一章亲戚亲戚其他人将介绍如保用JavaScript来实现集合这名 数据型态。