数据结构之List | 让我们一块来学习数据结构
列表[List]的定义
列表是一组有序的数据。每个列表中的数据项称为元素。在 JavaScript 中,列表中的元素 可以是任意数据类型。列表中可以保存多少元素并没有事先限定,实际使用时元素的数量 受到程序内存的限制。
不包含任何元素的列表称为空列表。列表中包含元素的个数称为列表的 length
。在内部实 现上,用一个变量 listSize
保存列表中元素的个数。可以在列表末尾 append
一个元素, 也可以在一个给定元素后或列表的起始位置 insert
一个元素。使用 remove
方法从列表中 删除元素,使用 clear
方法清空列表中所有的元素。
还可以使用 toString()
方法显示列表中所有的元素,使用 getElement()
方法显示当前元素。列表拥有描述元素位置的属性。列表有前有后(分别对应 front 和 end)。使用 next()
方 法可以从当前元素移动到下一个元素,使用 prev()
方法可以移动到当前元素的前一个元 素。还可以使用 moveTo(n)
方法直接移动到指定位置,这里的 n 表示要移动到第 n 个位置。 currPos
属性表示列表中的当前位置。
列表的抽象数据类型定义
属性/方法 | 描述 |
---|---|
listSize | 列表的元素个数 |
pos | 列表的当前位置 |
length | 返回列表中元素的个数 |
clear(方法) | 清空列表中的所有元素 |
toString(方法) | 返回列表的字符串形式 |
getElement(方法) | 返回当前位置的元素 |
insert(方法) | 在现有元素后插入新元素 |
append(方法) | 在列表的末尾添加新元素 |
remove(方法) | 从列表中删除元素 |
front(方法) | 将列表的当前位置设移动到第一个元素 |
end(方法) | 将列表的当前位置移动到最后一个元素 |
prev(方法) | 将当前位置后移一位 |
next(方法) | 将当前位置前移一位 |
currPos(方法) | 返回列表的当前位置 |
moveTo(方法) | 将当前位置移动到指定位置 |
contains(方法) | 判断给定值是否在列表中 |
getElement(方法) | 显示当前值 |
实现列表类
根据上面定义的列表抽象数据类型,可以直接实现一个 List 类。让我们从定义构造函数开 始,虽然它本身并不是列表抽象数据类型定义的一部分:
class List {
constructor() {
this.dataSource = [];
this.listSize = 0;
this.pos = 0;
}
clear() {}
find() {}
toString() {}
insert() {}
append() {}
remove() {}
front() {}
end() {}
prev() {}
next() {}
length() {}
currPos() {}
moveTo() {}
getElement() {}
contains() {}
}
append:给列表添加元素
append(element) {
this.dataStore[this.listSize++] = element;
}
当新元素就位后,变量 listSize
加 1。
find:在列表中查找某一元素
find()
方法通过对数组对象 dataStore
进行迭代,查找给定的元素。如果找到,就返回该 元素在列表中的位置,否则返回 -1,这是在数组中找不到指定元素时返回的标准值。我们 可以在 remove() 方法中利用此值做错误校验。
find(element) {
for (let i = 0, len = this.dataStore.length; i < len; ++i) {
if (this.dataStore[i] == element) {
return i;
}
}
return -1;
}
remove:从列表中删除元素
remove()
方法是 List
类中较难实现的 一个方法。首先,需要在列表中找到该元素,然后删除它,并且调整底层的数组对象以填 补删除该元素后留下的空白。好消息是,可以使用数组的 splice()
方法简化这一过程。
remove(element) {
const index = this.find(element);
if (index === -1) {
return false
}
this.dataStore.splice(index, 1);
--this.listSize;
return true;
}
length:列表中有多少个元素
length()
方法返回列表中元素的个数:
length() {
return this.listSize;
}
toString:显示列表中的元素
现在是时候创建一个方法,用来显示列表中的元素了。
toString() {
return this.dataStore.toString();
}
insert:向列表中插入一个元素
接下来要讨论的方法是 insert()
。如果在List中间位置删除了一个元素,但是现在又想将 它放回原来的位置,该怎么办? insert()
方法需要知道将元素插入到什么位置,因此现在 我们假设插入是指插入到列表中某个元素之后。
insert(element, index) {
const index = this.find(element);
if (index === -1) {
return false;
}
this.dataStore.splice(index + 1, 0, element);
++this.listSize;
return true;
}
clear:清空列表中所有的元素
clear() {
delete this.dataStore;
this.dataStore = [];
this.listSize = this.pos = 0;
}
contains:判断给定值是否在列表中
当需要判断一个给定值是否在列表中时,contains()
方法就变得很有用。
contains(element) {
for (let i = 0, len = this.dataStore.length; i < len; ++i) {
if (this.dataStore[i] == element) {
return true;
}
}
return false;
}
也可以使用之前实现的find方法
遍历列表
最后的一组方法允许用户在列表上自由移动
front() {
this.pos = 0;
}
end() {
this.pos = this.listSize - 1;
}
prev() {
if (this.pos > 0) {
--this.pos;
}
}
next() {
if (this.pos < this.listSize - 1) {
++this.pos;
}
}
currPos() {
return this.pos;
}
moveTo(position) {
this.pos = position;
}
getElement() {
return this.dataStore[this.pos];
}
使用迭代器访问列表
使用迭代器,可以不必关心数据的内部存储方式,以实现对列表的遍历。前面提到的方法 front()
、end()
、prev()
、next()
和 currPos
就实现了 List 类的一个迭代器。以下是和使 用数组索引的方式相比,使用迭代器的一些优点。
访问列表元素时不必关心底层的数据存储结构。
当为列表添加一个元素时,索引的值就不对了,此时只用更新列表,而不用更新迭代器。
可以用不同类型的数据存储方式实现 List 类,迭代器为访问列表里的元素提供了一种 统一的方式。 了解了这些优点后,来看一个使用迭代器遍历列表的例子:
for(lists.front(); lists.currPos() < lists.length(); lists.next()) {
console.log(lists.getElement());
}
在 for 循环的一开始,将列表的当前位置设置为第一个元素。只要 currPos
的值小于列表 的长度,就一直循环,每一次循环都调用 next()
方法将当前位置向前移动一位。
同理,还可以从后向前遍历列表,代码如下:
for(lists.end(); lists.currPos() >= 0; lists.prev()) {
console.log(lists.getElement());
}
循环从列表的最后一个元素开始,当当前位置大于或等于 0 时,调用 prev()
方法后移 一位。
迭代器只是用来在列表上随意移动,而不应该和任何为列表增加或删除元素的方法一起 使用。
完整代码
class List {
constructor() {
this.dataStore = [];
this.listSize = 0;
this.pos = 0;
}
clear() {
delete this.dataStore;
this.dataStore = [];
this.listSize = this.pos = 0;
}
find(element) {
for (let i = 0, len = this.dataStore.length; i < len; ++i) {
if (this.dataStore[i] == element) {
return i;
}
}
return -1;
}
toString() {
return this.dataStore.toString();
}
insert(element, index) {
const index = this.find(element);
if (index === -1) {
return false;
}
this.dataStore.splice(index + 1, 0, element);
++this.listSize;
return true;
}
append(element) {
this.dataStore[this.listSize++] = element;
}
remove(element) {
const index = this.find(element);
if (index === -1) {
return false;
}
this.dataStore.splice(index, 1);
--this.listSize;
return true;
}
length() {
return this.listSize;
}
contains(element) {
for (let i = 0, len = this.dataStore.length; i < len; ++i) {
if (this.dataStore[i] == element) {
return true;
}
}
return false;
}
front() {
this.pos = 0;
}
end() {
this.pos = this.listSize - 1;
}
prev() {
if (this.pos > 0) {
--this.pos;
}
}
next() {
if (this.pos < this.listSize - 1) {
++this.pos;
}
}
currPos() {
return this.pos;
}
moveTo(position) {
this.pos = position;
}
getElement() {
return this.dataStore[this.pos];
}
}
参考资料
- 数据结构与算法JavaScript描述
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