JavaScript数据结构——链表的实现

Posted 2020-09-10

前面楼主分别讨论了数据结构栈与队列的实现，当时所用的数据结构都是用的数组来进行实现，但是数组有的时候并不是最佳的数据结构，比如在数组中新增删除元素的时候需要将其他元素进行移动，而在javascript中使用spit()方法不需要访问其他元素。如果你在使用数组的时候发现很慢，就可以考虑使用链表。

 

　　链表的概念

　　链表是一种常见的数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。链表有一个“头指针”变量，以head表示，它存放一个地址，指向一个元素。每个结点都使用一个对象的引用指标它的后继，指向另一个结点的引用叫做链。

　　

 

　　数组元素依靠下标（位置）来进行引用，而链表元素则是靠相互之间的关系来进行引用。因此链表的插入效率很高，下图演示了链表结点d的插入过程：　　

　　删除过程：

　　

　　基于对象的链表

　　我们定义2个类，Node类与LinkedList类，Node为结点数据，LinkedList保存操作链表的方法。

　　首先看Node类：　　

1 function Node(element){2     this.element = element;3     this.next = null;4 }

　　element用来保存结点上的数据，next用来保存指向一下结点的的链接。　　

　　LinkedList类:

 1 function LinkedList(){ 2  3          this.head = new Node(‘head‘); 4  5          this.find = find; 6  7          this.insert = insert; 8  9          this.remove = remove;10 11          this.show = show;12 13 }

　　find()方法，从头结点开始，沿着链表结点一直查找，直到找到与item内容相等的element则返回该结点，没找到则返回空。

1 function find(item){2          var currentNode = this.head;//从头结点开始3          while(currentNode.element!=item){4                   currentNode =  currentNode.next;5          }6          return currentNode;//找到返回结点数据，没找到返回null7 }

　　Insert方法。通过前面元素插入的演示可以看出，实现插入简单四步：

1、创建结点

2、找到目标结点

3、修改目标结点的next指向链接

4、将目标结点的next值赋值给要插入的结点的next

1 function insert(newElement,item){2          var newNode = new Node(newElement);3          var currentNode = this.find(item);4          newNode.next = currentNode.next;5          currentNode.next = newNode;6 }

　　Remove()方法。删除某一节点需要先找到被删除结点的前结点，为此我们定义方法frontNode()：

1 function frontNode(item){2          var currentNode = this.head;3          while(currentNode.next.element!=item&&currentNode.next!=null){4                   currentNode = currentNode.next;5          }      
6          return currentNode;7 }

　　简答三步：

1、创建结点

2、找到目标结点的前结点

3、修改前结点的next指向被删除结点的n后一个结点

1 function remove(item){2          var frontNode = this.frontNode(item);3          //console.log(frontNode.element);4          frontNode.next = frontNode.next.next;5 }

　　Show()方法：

1 function show(){2          var currentNode = this.head,result;3          while(currentNode.next!=null){4                   result += currentNode.next.element;//为了不显示head结点5                   currentNode = currentNode.next;6          }7 }

　　测试程序：

1 var list = new LinkedList();2 list.insert("a","head");3 list.insert("b","a");4 list.insert("c","b");5 console.log(list.show());6 list.remove("b");7 console.log(list.show());

　　输出：

 

　　双向链表

　　从链表的头节点遍历到尾节点很简单，但有的时候，我们需要从后向前遍。此时我们可以通过给 Node 对象增加一个属性，该属性存储指向前驱节点的链接。楼主用下图来双向链表的工作原理。

 

　　首先我们先给Node类增加front属性：　　

1 function Node(element){2     this.element = element;3     this.next = null;4     this.front = null;5 }

　　当然，对应的insert()方法和remove()方法我们也需要做相应的修改：　　

 1 function insert(newElement,item){ 2     var newNode = new Node(newElement); 3     var currentNode = this.find(item); 4     newNode.next = currentNode.next; 5     newNode.front = currentNode;//增加front指向前驱结点 6     currentNode.next = newNode; 7 } 8  9 10 function remove(item){   
11     var currentNode = this.find(item);//找到需要删除的节点12     if (currentNode.next != null) {13         currentNode.front.next = currentNode.next;//让前驱节点指向需要删除的节点的下一个节点14         currentNode.next.front = currentNode.front;//让后继节点指向需要删除的节点的上一个节点15         currentNode.next = null;//并设置前驱与后继的指向为空16         currentNode.front = null;       
17     }    
18 }

　　反序显示链表： 

　　需要给双向链表增加一个方法，用来查找最后的节点。 findLast() 方法找出了链表中的最后一个节点，可以免除从前往后遍历链。

1 function findLast() {//查找链表的最后一个节点2     var currentNode = this.head;3     while (currentNode.next != null) {4         currentNode = currentNode.next;5     }6     return currentNode;7 }

　　实现反序输出： 

1 function showReverse() {2     var currentNode = this.head, result = "";3     currentNode = this.findLast();  
4     while(currentNode.front!=null){5         result += currentNode.element + " ";6         currentNode = currentNode.front;7     }8     return result;9 }

　　测试程序：

1 var list = new LinkedList();2 list.insert("a","head");3 list.insert("b","a");4 list.insert("c","b");5 console.log(list);6 list.remove("b");7 console.log(list.show());8 console.log(list.showReverse());

　　输出：

 

 

　　循环链表

 

　　循环链表是另一种形式的链式存贮结构。它的特点是表中最后一个结点的指针域指向头结点，整个链表形成一个环。循环链表和单向链表相似，节点类型都是一样的。唯一的区别是，在创建循环链表时，让其头节点的 next 属性指向它本身，即：

1 head.next = head

　　这种行为会传导至链表中的每个节点，使得每个节点的 next 属性都指向链表的头节点。楼主用下图来表示循环链表：

　　

　　

　　修改构造方法：

1 function LinkedList(){2     this.head = new Node(‘head‘);//初始化3     this.head.next = this.head;//直接将头节点的next指向头节点形成循环链表4     this.find = find;5     this.frontNode = frontNode;6     this.insert = insert;7     this.remove = remove;8     this.show = show;  
9 }

　　这时需要注意链表的输出方法show()与find()方法，原来的方式在循环链表里会陷入死循环，while循环的循环条件需要修改为当循环到头节点时退出循环。

function find(item){    var currentNode = this.head;//从头结点开始
    while(currentNode.element!=item&&currentNode.next.element!=‘head‘){
        currentNode =  currentNode.next;
    }    return currentNode;//找到返回结点数据，没找到返回null}function show(){    var currentNode = this.head,result = "";    while (currentNode.next != null && currentNode.next.element != "head") {      
        result += currentNode.next.element + " ";
        currentNode = currentNode.next;
    }    return result;
}

　　测试程序：

var list = new LinkedList();
list.insert("a","head");
list.insert("b","a");
list.insert("c","b");
console.log(list.show());
list.remove("b");
console.log(list.show());

　　测试结果：