要存储多个元素,数组(或列表)可能是最常用的数据结构。但这种数据结构有一个缺点:(在大多数语言中)数据的大小是固定的,从数组的起点或中间插入或移除项的成本很高。
链表存储有序的集合,但不同于数组,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元素本身的节点和一个指向下一个元素的引用(也称指针或链接)组成。
相对于传统的数组,链表的一个好处是,添加或移除元素的时候不需要移动其他元素。然而,链表需要使用指针,因此实现链表时需要额外注意。数组的另一个细节是可以直接访问任何位置的任何元素,而想要访问链表中间的一个元素,需要从起点(表头)开始迭代列表直到找到所需的元素。
举个例子,我们玩寻宝游戏,你有一条线索,这条线索是指向寻找下一条线索的地点的指针。你沿着这条链接去下一个地点,得到另一条指向再下一处的线索。得到列表中间的线索的唯一办法,就是从起点(第一条线索)顺着列表去寻找。
让我们用JS实现最简单的单链表:
function LinkedList() {
// Node辅助类,表示要加入列表的项,element是即将添加到列表的值,next是指向列表中下一个节点项的指针
let Node = function (element) {
this.element = element
this.next = null
}
let length = 0
let head = null
// 向链表尾部追加元素
this.append = function (element) {
let node = new Node(element)
let current
if (head === null) { // 列表中第一个节点
head = node
} else {
current = head
while (current.next) {
current = current.next // 找到最后一项,是null
}
current.next = node // 给最后一项赋值
}
length++ // 更新列表的长度
}
// 从链表中移除指定位置元素
this.removeAt = function (position) {
if (position > -1 && position < length) { // 值没有越界
let current = head
let previous, index = 0
if (position === 0) { // 移除第一项
head = current.next
} else {
while (index++ < position) {
previous = current
current = current.next
}
previous.next = current.next // 将previous与current的下一项连接起来,跳过current,从而移除
}
length-- // 更新列表的长度
return current.element
} else {
return null
}
}
// 在链表任意位置插入一个元素
this.insert = function (position, element) {
if (position >= 0 && position <= length) { // 检查越界值
let node = new Node(element),
current = head,
previous,
index = 0
if (position === 0) { // 在第一个位置添加
node.next = current
head = node
} else {
while (index++ < position) {
previous = current
current = current.next
}
node.next = current // 在previous与current的下一项之间插入node
previous.next = node
}
length++
return true
} else {
return false
}
}
// 把链表内的值转换成一个字符串
this.toString = function () {
let current = head,
string = ''
while (current) {
string += current.element + ' '
current = current.next
}
return string
}
// 在链表中查找元素并返回索引值
this.indexOf = function (element) {
let current = head,
index = 0
while (current) {
if (element === current.element) {
return index
}
index++
current = current.next
}
return -1
}
// 从链表中移除指定元素
this.remove = function (element) {
let index = this.indexOf(element)
return this.removeAt(index)
}
this.isEmpty = function () {
return length === 0
}
this.size = function () {
return length
}
this.getHead = function () {
return head
}
}
let list = new LinkedList()
list.append(1)
list.append(2)
console.log(list.toString()) // 1 2
list.insert(0, 'hello')
list.insert(1, 'world')
console.log(list.toString()) // hello world 1 2
list.remove(1)
list.remove(2)
console.log(list.toString()) // hello world
单链表有一个变种 - 循环链表,最后一个元素指向下一个元素的指针,不是引用null,而是指向第一个元素,只需要修改下最后的next指向为head即可。
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