重讀《學習JavaScript數據結構與算法-第三版》- 第6章 鏈表（一）

定場詩

傷情最是晚涼天，憔悴廝人不堪言；
邀酒摧腸三杯醉.尋香驚夢五更寒。
釵頭鳳斜卿有淚，荼蘼花了我無緣；
小樓寂寞新雨月.也難如鉤也難圓。

前言

本章爲重讀《學習JavaScript數據結構與算法》的系列文章，該章節主要講述數據結構-鏈表，以及實現鏈表的過程和原理。

鏈表

鏈表，爲何要有這種數據結構呢？固然，事出必有因！

數組-最經常使用、最方便的數據結構，But，當咱們從數組的起點或中間插入或移動項的成本很高，由於咱們須要移動數組元素。

鏈表，是存儲有序的元素集合。鏈表中的元素在內存中並非連續放置的，每一個元素由一個存儲自身的元素節點和一個指向下一個元素的引用(指針或連接)組成。

這個是重點，注意，圈起來，面試確定考！

實現鏈表

咱們要實現鏈表的結構以及對應的方法，大體爲：元素插入、移除、獲取鏈表長度、查詢元素、是否爲空等等...更詳細可看代碼實現邏輯。

數據結構愈來愈複雜嘍...注意領會精神...

/**
 * Node 節點類，用於生成自身節點與下一個元素的引用
 */
class Node {
  constructor(element) {
    this.element = element
    this.next = undefined
  }
}

/**
 * defaultEquals() 用於比較兩個非對象類的值是否相等
 */
function defaultEquals (a, b) {
  return a === b
}

/**
 * LinkedList 鏈表
 * 特色：鏈表存儲有序的元素集合，但元素在內存中並不連續存放。每一個元素有一個存儲元素自己的節點和一個指向下一個元素的引用
 */
class LinkedList {
  constructor (equalsFn = defaultEquals) {
    // 鏈表長度
    this.count = 0
    // 第一個元素引用
    this.head = undefined
    // 用於比較元素是否相等，默認爲defaultEquals，容許傳入自定義的函數來比較兩個對象是否相等。
    this.equalsFn = equalsFn
  }
}

注意：equalsFn參數，在比較對象類元素時，須要傳遞自定義方法來比較兩個對象的的值是否相等。

push()

向鏈表的尾部添加元素

/**
 * push() 添加元素到鏈表
 * @param {*} element 待添加的元素
 */
push (element) {
  let node = new Node(element)
  let current
  // 判斷鏈表是否爲空
  if (this.head == null) {
    this.head = node
  } else {
    // 查詢最後的元素 - 特色 current.next == null
    current = this.head
    while (current.next != null) {
      current = current.next
    }
    // 將最後元素的下一個元素引用指向node
    current.next = node
  }
  this.count++
}

getElementAt()

獲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) {
  // 判斷索引是否有效
  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) {
  // 判斷是否爲合法index
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return false
  }
  // 實例化節點
  let node = new Node(element)
  // 插入-第一個位置
  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個元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    let current = previous.next

    // 將上一個元素的next引用指向當前新添加的node，將node的next引用指向current，則完成插入
    previous.next = node
    node.next = current
  }
  // 鏈表長度+1
  this.count++
  return true
}

removeAt()

移除指定索引位置的元素

實現邏輯：判斷是否爲鏈表第一項，若爲第一項，則將this.head指向第二個元素便可；若是不是第一項，則獲取索引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，將previous.next指向current.next便可

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

  let current = this.head

  // 考慮是不是鏈表第一項
  if (index === 0) {
    this.head = current.next
  } else {
    // 方法1、 使用for循環迭代獲取指定索引位置的元素
    // 用於獲取上一位置元素
    // let previous
    // for (let i = 0; i < index; i++) {
    //   previous = current
    //   current = current.next
    // }
    // // 跳過當前元素，將上一個元素的next指向下一個元素
    // previous.next = current.next

    // 方法2、藉助getElementAt()方法
    // 查詢該索引位置的上一個元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    // 跳過中間元素，將上一個元素的next指向下一個元素
    current = previous.next
    previous.next = current.next
  }
  this.count--
  return current.element
}

indexOf()

查詢元素的索引位置

實現邏輯：迭代元素，比較每個元素與目標元素是否相等；特別須要注意的是，對象類的值請傳入自定義的方法進行比較是否相等s

/**
 * indexOf() 查詢元素的索引位置
 * @param {*} element 待查詢的元素
 * @returns {Number} index 索引位置，不存在則返回-1
 */
indexOf (element) {
  let current = this.head
  for (let i = 0; i < this.count && current != null; i++) {
    // 判斷兩個元素是否相同
    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) {
  // 獲取索引位置
  let index = this.indexOf(element)
  // 移除指定索引位置的元素
  return this.removeAt(index)
}

size()

獲取鏈表長度

/**
 * size() 返回鏈表長度
 * @returns {Number} 鏈表長度
 */
size () {
  return this.count
}

isEmpty()

判斷鏈表是否爲空

/**
 * isEmpty() 判斷鏈表是否爲空
 * @returns {Boolean}
 */
isEmpty () {
  return this.count === 0
}

getHead()

獲取鏈表首位元素

/**
 * getHead() 獲取鏈表首位元素
 * @returns {*}
 */
getHead () {
  if (this.head != null) {
    return this.head.element
  }
  return undefined
}

clear()

清空鏈表

/**
 * clear() 清空鏈表
 */
clear () {
  this.count = 0
  this.head = undefined
}

toString()

鏈表字符串處理

/**
 * toString() 鏈表字符串化展現
 * @returns {String}
 */
toString () {
  // 判斷是否爲空
  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
}

使用鏈表

let linkedList = new LinkedList()

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

// push 尾部壓入元素
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

再次強調下：若是鏈表中存儲的是對象類型值，請務必傳入指定的比較函數equalsFn自行進行比較，You should know why!

後記

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