JavaScript實現單向鏈表

時間 2019-11-08

原文原文鏈接

JavaScript 自己提供了十分好用的數據類型，以知足你們的平常使用。單靠 Array 和 Object 也的確足夠應付平常的絕大部分需求，這也致使了不少前端er對數據結構這一塊不是十分的瞭解。html

數據結構是 CS 的必修科目，前端這個圈子非科班的童鞋比例較高，相信不少人對數據結構的瞭解並很少。雖然本人大學讀的也是 CS，但那時候上課基本都在睡覺，數據結構也是學得一塌糊塗，如今也基本上全忘了。前端

那下面咱們來了解一下，如何用 JavaScript 來實現一個 單向鏈表 。數組

維基百科中，對鏈表的描述以下：數據結構

鏈表（Linked list）是一種常見的基礎數據結構，是一種線性表，可是並不會按線性的順序存儲數據，而是在每個節點裏存到下一個節點的指針(Pointer)。因爲沒必要須按順序存儲，鏈表在插入的時候能夠達到O(1)的複雜度，比另外一種線性表順序錶快得多，可是查找一個節點或者訪問特定編號的節點則須要O(n)的時間，而順序表相應的時間複雜度分別是O(logn)和O(1)。this

由此能夠知道，鏈表和數據相比，會具備一下優勢：spa

不須要預先分配內存（在靜態語言中，數組是須要預先分配內存空間的，空間分配後不能再改變）
插入和刪除元素不須要移動其他元素，效率更高

JavaScript 做爲一門動態語言，其中的數組也是動態數組，不須要預先分配內存的。在使用過程當中還能夠動態增減數組長度，這直接讓 Array 類型的適用範圍擴大了很多。prototype

數組在進行插入和刪除元素時，是十分麻煩的事情，而這方面倒是鏈表的優點。在查找元素的效率方面，鏈表就比不上數組那麼方便快捷了。設計

單向鏈表，是鏈表中最簡單的一種，其特色是鏈表的連接方向是單向的，對鏈表的訪問要經過順序讀取從頭部開始。3d

下面咱們看看單向鏈表的圖示：指針

能夠看到，鏈表中每個 item（元素）都有兩個部分組成：data 和 next。其中 data 用於存儲數據，是真正的存儲區。而 next 用於存放地址，用於指向下一個 item。

下面咱們看看怎麼設計一個單向列表。

通常的單向列表，都具備如下的屬性和方法：

first：指向第一個 item
last：指向最後一個 item
length：鏈表的 item 數量
get()：獲取指定位置的 item
set()：修改指定位置的 item
add()：插入一個新的 item 到指定位置
remove()：移除指定位置的 item
clear()：清空全部 item

爲了方便實用，還提供了部分語法糖：

addFirst()：插入一個新的 item 到鏈表頭部
addLast()：插入一個新的 item 到鏈表尾部
removeFirst()：移除第一個 item
removeLast()：移除最後一個 item
toString()：列表以 "10 -> a -> [1,2] -> 3.14" 方式輸出

下面是 SinglyLinkedList 的類：

var SinglyLinkedList = function () {

    function SinglyLinkedList() {
        this.length = 0;
        this.first = null;
        this.last = null;
    }

    /**
     * 根據索引獲取 item
     * @param   {Number}    index   鏈表索引
     * @returns {*}
     */
    SinglyLinkedList.prototype.get = function (index) {
        if (typeof index !== 'number' || index < 0 || index >= this.length) {
            return undefined;
        }

        var item = this.first;
        for (var i = 0; i < index; i++) {
            item = item.next;
        }
        return item;
    };

    /**
     * 根據索引設置 item 的內容
     * @param   {Number}    index   鏈表索引
     * @param   {*}         value   須要設置的值
     * @returns {*}
     */
    SinglyLinkedList.prototype.set = function (index, value) {
        if (typeof index !== 'number' || index < 0 || index >= this.length) {
            return false;
        }

        var item = this.get(index);
        item.data = value;
        return item;
    };

    /**
     * 根據索引位置插入新的 item
     * @param   {Number}    index   鏈表索引
     * @param   {*}         value   須要設置的值
     * @returns {*}
     */
    SinglyLinkedList.prototype.add = function (index, value) {
        if (typeof index !== 'number' || index < 0 || index > this.length || index === undefined) {
            return false;
        }

        var item = {
            data: value,
            next: null
        };

        if (this.length > 0) {
            if (index === 0) {
                item.next = this.first;
                this.first = item;
            } else if (index === this.length) {
                this.last.next = item;
                this.last = item;
            } else {
                var prevItem = this.get(index - 1),
                    nextItem = this.get(index);
                item.next = nextItem;
                prevItem.next = item;
            }
        } else {
            this.first = item;
            this.last = item;
        }

        this.length++;
        return item;
    };

    /**
     * 根據索引刪除 item
     * @param   {Number}    index   鏈表索引
     * @returns {boolean}
     */
    SinglyLinkedList.prototype.remove = function (index) {
        if (typeof index !== 'number' || index < 0 || index >= this.length) {
            return false;
        }

        var item = this.get(index);

        if (this.length > 1) {
            if (index === 0) {
                this.first = item.next;
            } else if (index === this.length - 1) {
                this.last = this.get(this.length - 2);
                this.last.next = null;
            } else {
                this.get(index - 1).next = item.next;
            }
        } else {
            this.first = null;
            this.last = null;
        }

        item = null;
        this.length--;
        return true;
    };

    /**
     * 清空整個單鏈表
     * @returns {boolean}
     */
    SinglyLinkedList.prototype.clear = function () {
        this.first = null;
        this.last = null;
        this.length = 0;
        return true;
    };

    SinglyLinkedList.prototype.addFirst = function (value) {
        return this.add(0, value);
    };

    SinglyLinkedList.prototype.addLast = function (value) {
        return this.add(this.length, value);
    };

    SinglyLinkedList.prototype.removeFirst = function () {
        return this.remove(0);
    };

    SinglyLinkedList.prototype.removeLast = function () {
        return this.remove(this.length - 1);
    };

    SinglyLinkedList.prototype.toString = function () {
        var arr = [],
            item = {};

        if (this.length) {
            do {
                item = item.next || this.get(0);
                arr.push(typeof item.data === 'object' ? JSON.stringify(item.data).replace(/\"/g, '') : item.data);
            } while (item.next);
        }

        return arr.join(' -> ');
    };

    return SinglyLinkedList;
}();

使用方法很簡單：

var sList = new SinglyLinkedList();
sList.addLast('a');
sList.addFirst(10);
sList.addLast(3.14);
sList.add(2, [1, 2]);
sList.addLast({a: 1, b: 2});
console.log(sList.toString());  // "10 -> a -> [1,2] -> 3.14 -> {a:1,b:2}"
console.log(sList.length);   // 5
sList.removeFirst();
sList.removeLast();
console.log(sList.toString());  // "a -> [1,2] -> 3.14"
console.log(sList.length);   // 3