js实现链表数据结构

很多前端的同学对数据结构和算法这块没有太多的概念，很多leetcode的题目看不懂，有时候可能看了题解也不知道是什么意思。那么在做题之前了，首先需要对一些基本的数据结构有了解。这篇文章咱们来简单的谈一谈链表。

什么是链表

定义：链表是一种递归的数据结构，它或者空（null）,或者是指向一个结点（node）的引用，该结点含有一个泛型的元素和一个指向另一条链表的引用。（摘抄自《算法第四版》）不是很好的理解?下面来简单的解释一下。

数组大家肯定都知道。我们想要存储多个元素的时候，数组可能是比较常见的一种数据结构。但是不知道大家有没有考虑过这一点，数组的大小是固定的，如果想要给数组中随意的插入或者移除元素的时候，则需要移动其他的元素，那么成本是很高的。

而链表是有序的元素集合，与数组不同的是，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。那么链表相对于数组而言它的好处在于，添加或者移除元素的时候，不需要移动其他的元素。

那么再来说说查找，数组中可以通过索引直接访问任何位置的元素，但是链表则需要从起点开始迭代链表直到找到要查找的元素。下面我们用一张图来标示链表：

JS实现一个链表

下面我们用js实现一个链表大家在刷leetcode链表的题目的时候，是不是都会看到这样的代码

这个其实就是创建链表每个节点的构造函数。这里我们用类来实现

Node类

js 复制代码

class Node {
  constructor(val) {
    this.val = val;
    this.next = null;
  }
}

创建链表类

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
}

head表示头节点，count表示链表节点个数。我们需要实现哪些方法呢？

push(element)：向链表尾部添加一个新元素。
insert(element, position)：向链表的特定位置插入一个新元素。
getVal(index)：返回链表中特定位置的元素。如果链表中不存在这样的元素，则返回undefined。
remove(position)：从链表的特定位置移除一个元素。
isEmpty()：如果链表中不包含任何元素，返回true，如果链表长度大于0则返回false。
size()：返回链表包含的元素个数，与数组的length属性类似。
toString()：返回表示整个链表的字符串。

size

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  size() {
        return this.count;
  }
  ···
}

用count记录节点个数，直接返回count即可

isEmpty

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  isEmpty() {
        return this.size() === 0;
  }
  ···
}

直接判断size 是否为0即可

push

向链表尾部添加一个新元素。

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  push(element) {
    const node = new Node(element);
    
    if (this.head === null) {
        this.head = node;
    } else {
        let current; = this.head;
        while (current.next) {
            current = current.next;
        }
        current.next = node;
    }
    this.count++;
  }
  ···
}

如果想链表的尾部添加一个元素，那么首先需要通过上面实现的Node类来创建一个节点。如果当前的head还不存在，则说明当前的链表还是一个空，所以直接将head节点赋值即可。否则就找到链表的最后一个节点，将它的next指向新push的节点即可。并且将count增加

getVal

返回链表中特定位置的元素

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  getVal(index) {
    if (index > 0 && index <= this.count) {
        let node = this.head;
        for (let i = 0; i < index; i++) {
                node = node.next;
        }
        return node;
    }
    return undefined;
   }
  ···
}

给getVal传入我们想要查找的位置，首先判断要查找的位置是否存在，如果不存在则直接返回undefined.

存在的话，则从头节点开始循环查找,直到找到目标index。结束循环时，node元素就是index位置元素的引用。

insert(element, position)

向链表的特定位置插入一个新元素。

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  insert(ele, index) {
    if (index >= 0 && index <= this.count) {
        const node = new Node(ele);
        if (index === 0) {
            const current = this.head;
            node.next = current;
            this.head = node;
        } else {
            const prev = this.getVal(index - 1);
            node.next = prev.next;
            prev.next = node;
        }
        this.count++;
        return true;
    }
    return false;
   }
  ···
}

首先需要判断要插入的位置是否存在，如果不存在则直接返回false，表示不能插入

如果存在，则说明可以插入，那么创建一个节点。如果需要插入的位置为头节点，那么需要将新创建的节点的next指向头节点即可。

如果需要插入的是其他位置，则获取需要插入位置的前一个节点prev，将当前新插入的节点的next，指向prev的下一个节点。然后再将prev的next重新指向需要插入的节点node即可。

只要是有效的插入元素，都需要对count更新

remove(position)

从链表中移除一个元素。

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
  remove(index) {
    if (index >= 0 && index < this.count) {
            let current = this.head;
            // 移除第一项
            if (index === 0) {
                    this.head = current.next;
            } else {
                    const prev = this.getVal(index - 1);
                    current = prev.next;
                    prev.next = current.next;
            }
            this.count--;
            return current.val;
    }

    return undefined;
  }
  ···
}

首先要判断需要移除的值是否存在，如果不存在则返回undefined

如果移除的是第一个节点，则直接将头节点指向下一个节点即可。

如果是其他位置的节点，则首先获取需要移除位置节点的前面一个节点prev,将prev的next,指向下一个，再下一个节点即可

只要是有效的移除元素，都需要对count更新

toString()

返回表示整个链表的字符串。由于列表项使用了Node类，就需要重写继承自JavaScript对象默认的toString方法，让其只输出元素的值。

js 复制代码

class LinkNodeList {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.count = 0;
  }
  ···
    toString() {
        if (this.head === null) {
            return "";
        }
        let objString = `${this.head.val}`;
        let current = this.head.next;
        for (let i = 1; i < this.size() && current !== null; i++) {
            objString = `${objString}=>${current.val}`;
            current = current.next;
        }
        return objString;
    }
  ···
}

如果头节点不存在，则说明是个空链表则直接返回空

接下来要做的事情就是将链表的每个元素通过"=>"字符串拼接。下面我们看下效果。

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