JavaScript数据结构——链表的实现与应用

  • 时间:
  • 浏览:2
  • 来源:幸运快3_快3app争霸_幸运快3app争霸

  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 保所处连续的存储空间内,每个元素由一三个小存储元素这名的节点和一三个小指向下一三个小元素的指针构成。当要移动或删除元素时,只须要修改相应元素上的指针就还可以 了。对链表元素的操作要比对数组元素的操作带宽单位更高。下面是链表数据形状的示意图:

  要实现链表数据形状,关键在于保存head元素(即链表的头元素)以及每一三个小元素的next指针,有这两次要大伙儿就还可以 很方便地遍历链表从而操作所有的元素。还可以 把链表想象成一根绳子 锁链,锁链中的每一三个小节点总要相互连接的,大伙儿假如找到锁链的头,整条锁链就都还可以 找到了。让大伙儿来看一下具体的实现法律法子。

  首先大伙儿须要一三个小辅助类,用来描述链表中的节点。你这名类很简单,只须要一三个小属性,一三个小用来保存节点的值,一三个小用来保存指向下一三个小节点的指针。

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

  下面是大伙儿链表类的基本骨架:

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

    append (element) {} // 向链表中加在节点

    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 () {} // 辅助法律法子,按指定格式输出链表中的所有元素,方便测试验证结果
}

  让大伙儿从查找链表元素的法律法子getElementAt()开始英文英文,机会顶端大伙儿会多次用到它。

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,机会值超出了索引的范围(小于0机会大于length - 1),则返回null。大伙儿从链表的head开始英文英文,遍历整个链表直到找到对应索引位置的节点,或者返回你这名节点。是总要很简单?和所有有序数据集合一样,链表的索引默认从0开始英文英文,假如找到了链表的头(太多太多太多太多大伙儿须要在LinkedList类中保存head值),或者就还可以 遍历找到索引所在位置的元素。

  有了getElementAt()法律法子,接下来大伙儿就还可以 很方便地实现append()法律法子,用来在链表的尾部加在新节点。

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

    // 机会当前链表为空,则将head指向node
    if (this.head === null) this.head = node;
    else {
        // 或者,找到链表尾部的元素,或者加在新元素
        let current = this.getElementAt(this.length - 1);
        current.next = node;
    }

    this.length++;
}

   机会链表的head为null(你这名具体具体情况示链表为空),则直接将head指向新加在的元素。或者,通过getElementAt()法律法子找到链表的最后一三个小节点,将该节点的next指针指向新加在的元素。新加在的元素的next指针默认为null,链表最后一三个小元素的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,大伙儿须要通过length属性来记录链表的长度。

  接下来大伙儿要实现insert()法律法子,还可以 在链表的任意位置加在节点。

insert (position, element) {
    // position不能超出边界值
    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,不能越界。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,或者更新head的值为新插入的节点。

  机会要插入的节点在链表的顶端机会尾部,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,大伙儿首先找到位置2的前一三个小节点previous node,将新节点new node的next指针指向previous node的next所对应的节点,或者再将previous node的next指针指向new node,曾经 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,你这名具体情况也是适用的。而机会链表为空,即链表的head为null,则参数position会超出边界条件,从而insert()法律法子会直接返回false。

  最后,别忘了更新length属性的值,将链表的长度加1。

  按照相同的法律法子,大伙儿还可以 很容易地写出removeAt()法律法子,用来删除链表中指定位置的节点。

removeAt (position) {
    // position不能超出边界值
    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具体情况。

  机会要删除的节点为链表的头部,只须要将head移到下一三个小节点即可。机会当前链表不能一三个小节点,没人 下一三个小节点为null,此时将head指向下一三个小节点等同于将head设置成null,删除事先链表为空。机会要删除的节点在链表的顶端次要,大伙儿须要找出position所在位置的前一三个小节点,将它的next指针指向position所在位置的下一三个小节点。总之,删除节点只须要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。被删除的节点机会再也没人 其它次要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,还可以 查看这里。

  最后,别忘了将链表的长度减1。

  下面大伙儿来看看indexOf()法律法子,该法律法子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;
}

  大伙儿从链表的头部开始英文英文遍历,直到找到和给定元素相同的元素,或者返回对应的索引号。机会没人 找到对应的元素,则返回-1。

  链表类中的其它法律法子都比较简单,就不再分部讲解了,下面是详细的链表类的代码:

   在isEmpty()法律法子中,大伙儿还可以 根据length是否为0来判断链表是否为空,当然也还可以 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在和移除的法律法子总要正确地更新length和head。toString()法律法子要是为了方便测试而编写的,大伙儿来看看十十几个 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

  顶端链表中每一三个小元素不能一三个小next指针,用来指向下一三个小节点,曾经 的链表称之为单向链表,大伙儿不能从链表的头部开始英文英文遍历整个链表,任何一三个小节点不能找到它的下一三个小节点,而不能找到它的上一三个小节点。双向链表中的每一三个小元素拥有一三个小指针,一三个小用来指向下一三个小节点,一三个小用来指向上一三个小节点。在双向链表中,除了还可以 像单向链表一样从头部开始英文英文遍历之外,还还可以 从尾部进行遍历。下面是双向链表的数据形状示意图:

  机会双向链表具有单向链表的所有形状,或者大伙儿的双向链表类还可以 继承自前面的单向链表类,不过辅助类Node须要加在一三个小prev属性,用来指向前一三个小节点。

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()法律法子的实现。当链表为空时,除了要将head指向当前加在的节点外,须要将tail也指向当须要加在的节点。当链表不为空时,直接将tail的next指向当须要加在的节点node,或者修改node的prev指向旧的tail,最后修改tail为新加在的节点。大伙儿不须要从头开始英文英文遍历整个链表,而通过tail还可以 直接找到链表的尾部,你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);

    // 机会链表为空,则将head和tail都指向当前加在的节点
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
        this.tail = node;
    }
    else {
        // 或者,将当前节点加在到链表的尾部
        this.tail.next = node;
        node.prev = this.tail;
        this.tail = node;
    }

    this.length++;
}

   机会双向链表还可以 从链表的尾部往前遍历,太多太多太多太多大伙儿修改了getElementAt()法律法子,对基类中单向链表的法律法子进行了改写。当要查找的元素的索引号大于链表长度的一下午英语 ,从链表的尾部开始英文英文遍历。

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;
    }
    // 曾经

往后遍历
    else {
        return super.getElementAt(position);
    }
}

  有这名遍历法律法子,曾经 往后遍历调用的是基类单向链表里的法律法子,从后往前遍历须要用到节点的prev指针,用来查找前一三个小节点。

  大伙儿一起去还须要修改insert()和removeAt()你这名三个小法律法子。记住,与单向链表唯一的区别要是要一起去维护head和tail,以及每一三个小节点上的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;
            }
        }
        // 插入到顶端位置
        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不能超出边界值
    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;
    }
    // 移除顶端元素
    else {
        current = this.getElementAt(position);
        previous = current.prev;
        previous.next = current.next;
        current.next.prev = previous;
    }

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

  操作过程中须要判断或多或少特殊具体情况,累似 链表的头和尾,以及当前链表是否为空等等,或者tcp连接机会会在或多或少特殊具体情况下原因着越界和报错。下面是一三个小详细的双向链表类的代码:

  大伙儿重写了toString()法律法子以方便更加清楚地查看测试结果。下面是或多或少测试用例:

let doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.append(10);
doubleLinkedList.append(15);
doubleLinkedList.append(20);
doubleLinkedList.append(25);
doubleLinkedList.append(400);
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: 400] [element: 400, 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: 400] [element: 400, prev: 25, next: 35] [element: 35, prev: 400, next: null] 
9
15
400
[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本人的头部。循环链表还可以 有单向循环链表,也还可以 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形状示意图:

  在实现循环链表时,须要确保最后一三个小元素的next指针指向head。下面是单向循环链表的详细代码:

  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:

  下一章大伙儿将介绍怎样才能用JavaScript来实现集合你这名数据形状。