如何用Go實現單鏈表

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一、概念介紹

下面這副圖是我們單鏈表運煤車隊。

每節運煤車就是單鏈表裡的元素，每節車廂裡的煤炭就是元素中儲存的資料。前後車通過鎖鏈相連，作為單鏈表運煤車，從1號車廂開始，每節車廂都知道後面拉著哪一節車廂，卻不知道前面是哪節車廂拉的自己。第一節車廂沒有任何車廂拉它，我們就叫它車頭，第五節車廂後面拉其他車廂，我們稱為車尾。

作為單鏈表它最大的特點就是能隨意增加車隊的長度，也能隨意減少車隊的長度。這是比數組公交車最大的優點。

二、Go語言實現講解

1、節點

每節車廂都由車體、繩索和煤炭構成。在Go語言中表示這種自訂群組合體的類型就是結構，當然為了通用性，我們這裡要把車廂轉換成節點也就是元素，煤炭轉換成資料，繩索轉換成指標。

type Node struct {    data Object    next *Node}

用張圖來描述這種對應關係。

這裡結構體Node表示車廂，data表示煤炭用Object類型，next是牽著下節車廂的繩索，用指標表示。

對於車廂來說，除了放煤炭外，還能放瓜果、衣物、飯菜等等，所以這裡data的類型必須通用，當然Go裡是沒有Java裡的Object類型的，所以我們就自己定義了一個。

type Object interface{}

2、鏈表

光有車廂還不夠，我們還要描述車廂組成的車隊。每個單鏈表車隊都有車頭、車尾和車廂數量，我們同樣以結構來表現。

type List struct {    size uint64 // 車輛數量    head *Node  // 車頭    tail *Node  // 車尾}

3、方法

（1）初始化

第一步就是組裝單鏈表車隊，這就是初始化。不過開始的時候車隊是個空殼，一個車廂沒有。

func (list *List) Init() {    (*list).size = 0    // 此時鏈表是空的    (*list).head = nil  // 沒有車頭    (*list).tail = nil  // 沒有車尾}

（2）添加元素

當前的單鏈表是空的，所以我們要向裡面添加元素。

func (list *List) Append(node *Node) {    (*list).head = node // 這是單鏈表的第一個元素，也是鏈表的頭部    (*list).tail = node // 同時是單鏈表的尾部    (*list).size = 1    // 單鏈表有了第一個元素}

現在單鏈表有了第一個元素，我還想再添加一個元素，當然是添加到單鏈表尾部。

func (list *List) Append(node *Node) {    if (*list).size == 0 { // 無元素的時候添加        (*list).head = node // 這是單鏈表的第一個元素，也是鏈表的頭部         (*list).tail = node // 同時是單鏈表的尾部        (*list).size = 1    // 單鏈表有了第一個元素    } else { // 有元素了再添加        oldTail := (*list).tail        (*oldTail).next = node  // node放到尾部元素後面        (*list).tail = node     // node成為新的尾部        (*list).size++          // 元素數量增加    }}

分析上面的代碼存在3處疑點，元芳你怎麼看？屬下認為
第一，node如果為空白，則添加無任何意義；
第二，代碼中存在重複的地方；
這第三麼，卑職如何才能知道新增結果？
下面大衛哥順著元芳的思路改進下代碼。

func (list *List) Append(node *Node) bool {    if node == nil {        return false    }        (*node).next = nil    // 將新元素放入單鏈表中    if (*list).size == 0 {         (*list).head = node      } else {         oldTail := (*list).tail        (*oldTail).next = node      }    // 調整尾部位置，及鏈表元素數量    (*list).tail = node // node成為新的尾部      (*list).size++      // 元素數量增加    return true}

（3）插入元素

一天領導讓大衛哥把他小舅子安排到第一個，於是大衛哥為了拍好領導馬屁。絞盡腦汁弄了一個方法。

func (list *List) Insert(node *Node) bool {    if node == nil {        return false    }     (*node).next = (*list).head   // 領導小舅子排到之前第一名前面    (*list).head = node           // 領導小舅子成為第一名    (*list).size++    return true}

來托關係插隊的人越來越多，領導的關係戶不能動，只能插後面人的隊了。於是大衛哥又修改了代碼，增加了位置參數。

func (list *List) Insert(i uint,node *Node) bool {    // 空的節點、索引超出範圍和空鏈表都無法做插入操作    if node == nil || i > (*list).size || (*list).size == 0 {        return false    }    if i == 0 { // 直接排第一，也就領導小舅子才可以        (*node).next = (*list).head        (*list).head = node    } else {        // 找到前一個元素        preItem := (*list).head        for j := 1 ; j < i; j++ { // 數前面i個元素            preItem = (*preItem).next        }        // 原來元素放到新元素後面,新元素放到前一個元素後面        (*node).next = (*preItem).next        (*preItem).next = preItem    }        (*list).size++         return true}

（4）刪除元素

插隊的關係戶太多，影響了正常排隊的人，被人投訴，大衛哥只好想辦法刪除一些。

func (list *List) Remove(i uint, node *Node) bool {    if i >= (*list).size {        return false    }        if i == 0 { // 刪除頭部        node = (*list).head        (*list).head = (*node).next        if (*list).size == 1 { // 如果只有一個元素，那尾部也要調整            (*list).tail = nil        }    } else {        preItem := (*list).head        for j := 1; j < i; j++ {            preItem = (*preItem).next        }            node = (*preItem).next        (*preItem).next = (*node).next        if i == ((*list).size - 1) { // 若刪除的尾部，尾部指標需要調整            (*list).tail = preItem        }    }    (*list).size--    return true}

（5）擷取

為了擷取某個位置的元素，我們需要一個方法。

func (list *List) Get(i uint) *Node {    if i >= (*list).size {        return nil    }    item := (*list).head    for j := 0; j < i ; j++ {    // 從head數i個        item = (*item).next    }    return item}

到這裡基本架構已經出來了，不過還有幾個介面還沒實現，作為課後作業。

三、小結

單鏈表就和列車類似，一個接著一個，所以本節從列車類比介紹了單鏈表的Go語言實現。在介面實現部分大衛哥以序號作為鏈表中每個節點的操作關鍵字。在實際應用中，我們往往以data中的某一個欄位作為操作關鍵字。所以這也衍生出鏈表的不同介面，大家可以參考大衛哥留的連結中的代碼實現作為理解。同時有些實現將表頭獨立出來並不存放資料，這在一定程度上簡化了代碼的實現。

代碼下載

四、習題

（1）補全GetSize,RemoveAll,GetHead和GetTail的定義和實現。
（2）以data作為參數，考慮單鏈表的實現。
（3）將單鏈表的head獨立出來，此時的head是獨立的，不存放data，如，考慮單鏈表的實現，並比較這種實現。

（4）如果將head和tail都獨立出來，都不存放data，此時的單鏈表如何?？這樣實現的代碼在插入刪除操作時候是不是更容易點？

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