重读《学习JavaScript数据结构与算法-第三版》- 第6章 链表(一)

定场诗

伤情最是晚凉天,憔悴厮人不堪言;
邀酒摧肠三杯醉.寻香惊梦五更寒。
钗头凤斜卿有泪,荼蘼花了我无缘;
小楼寂寞新雨月.也难如钩也难圆。

前言

本章为重读《学习JavaScript数据结构与算法》的系列文章,该章节主要讲述数据结构-链表,以及实现链表的过程和原理。

链表

链表,为什么要有这种数据结构呢?当然,事出必有因!

数组-最常用、最方便的数据结构,But,当我们从数组的起点或中间插入或移动项的成本很高,因为我们需要移动数组元素。

链表,是存储有序的元素集合。链表中的元素在内存中并不是连续放置的,每个元素由一个存储自身的元素节点和一个指向下一个元素的引用(指针或链接)组成。

这个是重点,注意,圈起来,面试肯定考!

实现链表

我们要实现链表的结构以及对应的方法,大致为:元素插入、移除、获取链表长度、查询元素、是否为空等等...更详细可看代码实现逻辑。

数据结构越来越复杂喽...注意领会精神...

/**
 * Node 节点类,用于生成自身节点与下一个元素的引用
 */
class Node {
  constructor(element) {
    this.element = element
    this.next = undefined
  }
}

/**
 * defaultEquals() 用于比较两个非对象类的值是否相等
 */
function defaultEquals (a, b) {
  return a === b
}

/**
 * LinkedList 链表
 * 特点:链表存储有序的元素集合,但元素在内存中并不连续存放。每个元素有一个存储元素本身的节点和一个指向下一个元素的引用
 */
class LinkedList {
  constructor (equalsFn = defaultEquals) {
    // 链表长度
    this.count = 0
    // 第一个元素引用
    this.head = undefined
    // 用于比较元素是否相等,默认为defaultEquals,允许传入自定义的函数来比较两个对象是否相等。
    this.equalsFn = equalsFn
  }
}

注意:equalsFn参数,在比较对象类元素时,需要传递自定义方法来比较两个对象的的值是否相等。

push()

向链表的尾部添加元素

/**
 * push() 添加元素到链表
 * @param {*} element 待添加的元素
 */
push (element) {
  let node = new Node(element)
  let current
  // 判断链表是否为空
  if (this.head == null) {
    this.head = node
  } else {
    // 查询最后的元素 - 特点 current.next == null
    current = this.head
    while (current.next != null) {
      current = current.next
    }
    // 将最后元素的下一个元素引用指向node
    current.next = node
  }
  this.count++
}

getElementAt()

获取指定索引位置的元素

/**
 * getElementAt() 返回索引位置元素
 * @param {Number} index 索引位置
 * @returns {*} node
 */
getElementAt (index) {
  // 判断索引是否有效
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return undefined
  }
  let node = this.head
  for (let i = 0; i < index && node != null; i++) {
    node = node.next
  }
  return node
}

insert()

在任意索引位置插入元素

/**
 * insert() 在任意位置插入元素
 * @param {*} element 待插入的元素
 * @param {Number} index 指定的索引位置
 * @returns {Boolean}
 */
insert (element, index) {
  // 判断是否为合法index
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return false
  }
  // 实例化节点
  let node = new Node(element)
  // 插入-第一个位置
  if (index === 0) {
    let current = this.head
    node.next = current
    this.head = node
  } else {
    // 查找到指定索引位置的前一个元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    let current = previous.next

    // 将上一个元素的next引用指向当前新添加的node,将node的next引用指向current,则完成插入
    previous.next = node
    node.next = current
  }
  // 链表长度+1
  this.count++
  return true
}

removeAt()

移除指定索引位置的元素 实现逻辑:判断是否为链表第一项,若为第一项,则将this.head指向第二个元素即可;如果不是第一项,则获取索引index位置的上一位置索引元素previous,以及下一位置索引元素current.next,将previous.next指向current.next即可

/**
 * removeAt() 移除指定位置的元素
 * @param {Number} index
 * @returns {*} element 移除的元素
 */
removeAt (index) {
  // 判断是否是合法索引
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return undefined
  }

  let current = this.head

  // 考虑是否是链表第一项
  if (index === 0) {
    this.head = current.next
  } else {
    // 方法一、 使用for循环迭代获取指定索引位置的元素
    // 用于获取上一位置元素
    // let previous
    // for (let i = 0; i < index; i++) {
    //   previous = current
    //   current = current.next
    // }
    // // 跳过当前元素,将上一个元素的next指向下一个元素
    // previous.next = current.next

    // 方法二、借助getElementAt()方法
    // 查询该索引位置的上一个元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    // 跳过中间元素,将上一个元素的next指向下一个元素
    current = previous.next
    previous.next = current.next
  }
  this.count--
  return current.element
}

indexOf()

查询元素的索引位置 实现逻辑:迭代元素,比较每一个元素与目标元素是否相等;特别需要注意的是,对象类的值请传入自定义的方法进行比较是否相等s

/**
 * indexOf() 查询元素的索引位置
 * @param {*} element 待查询的元素
 * @returns {Number} index 索引位置,不存在则返回-1
 */
indexOf (element) {
  let current = this.head
  for (let i = 0; i < this.count && current != null; i++) {
    // 判断两个元素是否相同
    if (this.equalsFn(element, current.element)) {
      return i
    }
    current = current.next
  }
  return - 1
}

remove()

移除指定的元素

/**
 * remove() 移除元素
 * @param {*} element 待移除的元素
 * @returns {*} element 移除的元素
 */
remove (element) {
  // 获取索引位置
  let index = this.indexOf(element)
  // 移除指定索引位置的元素
  return this.removeAt(index)
}

size()

获取链表长度

/**
 * size() 返回链表长度
 * @returns {Number} 链表长度
 */
size () {
  return this.count
}

isEmpty()

判断链表是否为空

/**
 * isEmpty() 判断链表是否为空
 * @returns {Boolean}
 */
isEmpty () {
  return this.count === 0
}

getHead()

获取链表首位元素

/**
 * getHead() 获取链表首位元素
 * @returns {*}
 */
getHead () {
  if (this.head != null) {
    return this.head.element
  }
  return undefined
}

clear()

清空链表

/**
 * clear() 清空链表
 */
clear () {
  this.count = 0
  this.head = undefined
}

toString()

链表字符串处理

/**
 * toString() 链表字符串化展示
 * @returns {String}
 */
toString () {
  // 判断是否为空
  if (this.isEmpty()) {
    return ''
  }
  let objStr = `${this.head.element}`
  let current = this.head.next
  for (let i = 1; i < this.count; i++) {
    objStr = `${objStr},${current.element}`
    current = current.next
  }
  return objStr
}

使用链表

let linkedList = new LinkedList()

console.log(linkedList.isEmpty()) // true

// push 尾部压入元素
linkedList.push(15)
linkedList.push(20)
/*
  LinkedList {
    count: 2,
    head: Node {
      element: 15,
      next: Node {
        element: 20,
        next: undefined
      }
    },
    equalsFn: [Function: defaultEquals]
  }
*/
console.log(linkedList)

console.log(linkedList.isEmpty()) // false

// getElementAt() 指定索引位置的元素
let node = linkedList.getElementAt(1)
console.log(node)

// insert() 任意索引位置插入元素
linkedList.insert(22, 1)
linkedList.insert(33, 1)
console.log(linkedList.toString()) // 15,33,22,20

// removeAt() 移除指定索引位置的元素
console.log(linkedList.removeAt(1)) // 33

// remove() 移除元素
console.log(linkedList.remove(15)) // 15

console.log(linkedList.toString()) // 22,20

console.log(linkedList.getHead()) // 22

console.log(linkedList.size()) // 2
console.log(linkedList.toString()) // 22,20

console.log(linkedList.isEmpty()) // false

linkedList.clear()
console.log(linkedList.isEmpty()) // true

再次强调下:如果链表中存储的是对象类型值,请务必传入指定的比较函数equalsFn自行进行比较,You should know why!

后记

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原文发布于微信公众号 - 胡哥有话说(hugeyouhuashuo)

原文发表时间:2019-08-26

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