【数据结构与算法】--JavaScript 链表
一、介绍
JavaScript 原生提供了数组类型，但是却没有链表，虽然平常的业务开发中，数组是可以满足基本需求，但是链表在大数据集操作等特定的场景下明显具有优势，那为何 JavaScript 不提供链表类型呢？怎么实现一个完整可用的链表呢？
数组的特点
- 线性结构，顺序存储
- 插入慢，查找快
- 查找、更新、插入、删除，的时间复杂度分别为，O(1)、O(1)、O(n)、O(n)
链表的特点
- 线性结构，随机存储（省内存）
- 插入快，查找慢
- 查找、更新、插入、删除，的时间复杂度分别为，O(n)、O(1)、O(1)、O(1)
二、单链表
talk is easy, show the code, 下面用 JavaScript 实现一个相对完整的单链表，并提供以下方法供调用：
- push(element) // 链表尾部插入节点
- pop() // 链表尾部删除节点
- shift() // 删除头部节点、
- unshift(element) // 插入头部节点
- find(index) // 查找指定位置节点
- insert(element, index) // 指定位置插入节点
- edit(element, index) // 修改指定位置节点
- delete(index) // 链表删除指定位置节点
- cycle() // 使链表首尾成环
function initList() {
class Node {
constructor(item) {
this.element = item
}
}
class List {
constructor() {
this.head = null
this.size = 0
this.last = null
}
/**
* 链表查找元素
* @param index 查找的位置
*/
find(index) {
let current = this.head
for (let i = 0; i < index; i++) {
current = current.next
}
return current
}
/**
* 链表尾部插入元素
* @param element 插入的元素
*/
push(element) {
let newNode = new Node(element)
if (this.size === 0) {
this.head = newNode
this.head.next = null
this.last = this.head
} else {
this.last.next = newNode
this.last = newNode
newNode.next = null
}
this.size += 1
}
/**
* 链表尾部删除元素
* @param element 删除的位置
*/
pop(element) {
this.last.next = null
}
/**
* 链表头部删除元素
*/
shift() {
if (this.size === 0)
return
this.head = this.head.next
if (this.size === 1)
this.last = null
this.size -= 1
}
/**
* 链表头部插入元素
* @param element 插入的元素
*/
unshift(element) {
let newNode = new Node(element)
newNode.next = this.head
this.head = newNode
if (this.size === 0)
this.last = this.head
this.size += 1
}
/**
* 链表插入元素
* @param element 插入的位置, index 插入的位置
*/
insert(element, index) {
if (index < 0 || index > this.size) {
console.error('超出链表节点范围')
return
}
let newNode = new Node(element)
if (this.size === 0) {
// 空链表
newNode.next = null
this.head = newNode
this.last = newNode
} else if (index === 0) {
// 插入头部
newNode.next = this.head
this.head = newNode
} else if (index == this.size) {
//插入尾部
newNode.next = null
this.last.next = newNode
this.last = newNode
} else {
// 中间插入
let preNode = this.find(index - 1)
newNode.next = preNode.next
preNode.next = newNode
}
this.size += 1
}
/*
*链表编辑元素
* @param element 编辑的元素，index 元素位置
*/
edit(element, index) {
let current = this.find(index)
current.element = element
}
/*
*链表删除元素
* @param index 删除元素位置
*/
delete(index) {
let current = this.find(index)
if (index === 0) {
// 删除头节点
this.head = this.head.next
} else if (index === ((this.size) - 1)) {
// 删除尾节点
let preNode = this.find(index - 1)
preNode.next = null
} else {
// 删除中间节点
let preNode = this.find(index - 1)
let nextNode = preNode.next.next
let removeNode = preNode.next
preNode.next = nextNode
}
this.size -= 1
}
/*
*链表使首尾成环
*/
cycle() {
this.last.next = this.head
}
}
return new List()
}
let list = initList()
三、双向链表
双向链表的特点就是添加了指向上一个节点的指针（prev)，比较单链表来说，稍微复杂一些，也更强大，这里把上面的单链表修改一下。
function initList() {
class Node {
constructor(item) {
this.element = item
this.next = null
this.prev = null
}
}
class List {
constructor() {
this.head = null
this.size = 0
this.last = null
}
/**
* 链表查找元素
* @param index 查找的位置
*/
find(index) {
let current = this.head
for (let i = 0; i < index; i++) {
current = current.next
}
return current
}
/**
* 链表尾部插入元素
* @param element 插入的元素
*/
push(element) {
let newNode = new Node(element)
if (this.size === 0) {
this.head = newNode
this.head.next = null
this.last = this.head
} else {
this.last.next = newNode
newNode.next = null
newNode.prev = this.last
this.last = newNode
}
this.size += 1
}
/**
* 链表尾部删除元素
* @param element 删除的位置
*/
pop() {
if (this.size === 0)
return
if (this.size === 1) {
this.head = null
this.last = null
} else {
this.last.prev.next = null
this.last = this.last.prev
}
this.size -= 1
}
/**
* 链表头部删除元素
*/
shift() {
if (this.size === 0)
return
if (this.size === 1) {
this.head = null
this.last = null
} else {
this.head = this.head.next
this.head.prev = null
}
this.size -= 1
}
/**
* 链表头部插入元素
* @param element 插入的元素
*/
unshift(element) {
let newNode = new Node(element)
if (this.size === 0) {
this.head = newNode
this.head.next = null
this.last = this.head
} else {
this.head.prev = newNode
newNode.next = this.head
this.head = newNode
}
this.size += 1
}
/**
* 链表插入元素
* @param element 插入的位置, index 插入的位置
*/
insert(element, index) {
if (index < 0 || index > this.size) {
console.error('超出链表节点范围')
return
}
let newNode = new Node(element)
if (this.size === 0) {
// 空链表
this.head = newNode
this.head.next = null
this.last = this.head
} else if (index === 0) {
// 插入头部
this.head.pre = newNode
newNode.next = this.head
this.head = newNode
} else if (index == this.size - 1) {
//插入尾部
newNode.next = null
newNode.prev = this.last
this.last.next = newNode
this.last = newNode
} else {
// 中间插入
let prevNode = this.find(index - 1)
newNode.next = prevNode.next
prevNode.next = newNode
newNode.prev = prevNode
newNode.next.prev = newNode
}
this.size += 1
}
/*
*链表编辑元素
* @param element 编辑的元素，index 元素位置
*/
edit(element, index) {
let current = this.find(index)
current.element = element
}
/*
*链表删除元素
* @param index 删除元素位置
*/
delete(index) {
let current = this.find(index)
if (index === 0) {
// 删除头节点
this.head = this.head.next
this.prev = null
} else if (index === ((this.size) - 1)) {
// 删除尾节点
let preNode = this.find(index - 1)
preNode.next = null
} else {
// 删除中间节点
let preNode = this.find(index - 1)
let nextNode = preNode.next.next
let removeNode = preNode.next
preNode.next = nextNode
nextNode.prev = preNode
}
this.size -= 1
}
/*
*链表使首尾成环
*/
cycle() {
this.last.next = this.head
this.head.prev = this.last
}
}
return new List()
}
let list = new initList()
三、循环链表
循环链表可以是单链表也可以是双向链表，它的特点是最后一个节点的 next 指针指向的是 head 节点
而不是 null，上面代码已经提供了 cycle 方法来实现。
四、判断链表有环
主要有这些方法：
-
遍历链表，使每一个节点与之前节点比较，若有重复则为有环链表
-
定义一个 Map 对象，遍历链表到每一个节点，若 Map 中没有次节点 ID，则将节点 ID 为 key, 存入 Map ，每个节点判断一次，如果某个节点的 ID存在，证明链表成环
-
双指针法，举个例子来说，两个人在操场跑步，速度不同时，总会在某些时刻相遇，就是因为跑到是圆的（环），利用这个原理，定义一个循环和两个指向头节点的指针，一个每次移动一个节点，一个移动两个节点，如果是成环的链表，某个时刻必然会遇到同一个节点。
五、链表在前端开发中的应用
-
链表的特性表明其擅长修改，不擅查找，所以对于需要大量修改的操作，可以考虑用链表实现，但是前端往往处理的数据量不会大，所以这种场景的实际意义不是很大，个人感觉在框架的底层优化上，使用较多，业务开发中，数组够用。
-
链表因为是随机存储的，所以比较省内存，但是对动态语言 JavaScript 解释器来说，有自动的垃圾回收机制来管理内存，所以链表的这个优势就不明显了。
-
链表特殊的结构，感觉适合做轮播图（双向循环链表）、双向导航列表等
