JavaScript資料結構與演算法之鏈表，資料結構與演算法

JavaScript資料結構與演算法之鏈表，資料結構與演算法

鏈表簡介

鏈表是一種常見的資料結構，也屬於線性表，但不會按線性順序來儲存資料。而是在每一個節點中，儲存了下一個節點的指標。可以看圖理解。(有C語言基礎的可能比較好理解)。
使用鏈表結構可以克服數組需要預Crowdsourced Security Testing道資料大小的缺點(C語言的數組需要預先定義長度)，鏈表結構可以充分利用電腦記憶體空間，實現靈活的記憶體動態管理。
接下來就是介紹兩種常見的鏈表: 單向鏈表，雙向鏈表在JavaScript中的實現。

單向鏈表

鏈表中最簡單的形式就是單向鏈表，鏈表中的節點都包含兩個部分，第一部分儲存著自身資訊，第二部分則儲存有指向下一節點的指標。最後一個節點則指向NULL:

JavaScipt中單向鏈表的實現

首先，建立一個建構函式。

/** * 單向鏈表建構函式 */function LinkedList() { /**  * 單向鏈表中節點的建構函式  * @param {Any} element 要傳入鏈表的節點  */ var Node = function(element) {  this.element = element;  //下個節點的地址  this.next = null; } //單向鏈表的長度 var length = 0; //單向鏈表的頭結點，初始化為NULL var head = null;}

不難看出，單向鏈表建構函式比棧與隊列要複雜許多。
單向鏈表需要有如下的方法:

1. append(element): 添加元素到鏈表尾部
2. insert(position,element): 向單向鏈表中某個位置插入元素
3. indexOf(element): 尋找某個元素在單向鏈表中的位置
4. remove(element): 移除給定的元素
5. removeAt(position): 移除單向鏈表中某個位置的元素
6. getHead(): 擷取單向鏈表的頭部
7. isAmpty(): 檢查單向鏈表是否為空白，為空白則返回true
8. toString(): 將鏈表所有內容以字串輸出
9. size(): 返回單向鏈表長度
   

append方法:

說明: 向單向鏈表尾部添加元素。
實現:

/** * 向單向鏈表尾部添加元素 * @param {Any} element 要加入鏈表的節點 */this.append = function(element) { var node = new Node(element); var current; if (head == null) {  head = node; } else {  // 當前項等於鏈表頭部元素.  // while迴圈到最後一個，從而將該節點加入鏈表尾部。  current = head;  // 當next為null時，判定為false。退出迴圈。  while (current.next) {   current = current.next;  }  current.next = node; } length++;};

insert方法:

說明: 向單向鏈表中某個位置插入元素。
實現:

/** * 向單向鏈表中插入某個元素 * @param {Number} position 要插入的位置 * @param {Any} element 要插入的元素 * @return {Boolean}     插入成功返回true，失敗返回false */this.insert = function(position, element) { if (position >= 0 && position <= length) {  var node = new Node(element);  var current = head;  var previous;  var index = 0;  if (position == 0) {   node.next = current;   head = node;  } else {   while (index++ < position) {    previous = current;    current = current.next;   }   previous.next = node;   node.next = current;  }  length++;  return true; } else {  return false; }};

indexOf方法:

說明：尋找某個元素在單向鏈表中的位置。
實現:

/** * 尋找某個元素在單向鏈表中的位置 * @param {Any} element 要尋找的元素 * @return {Number}     傳回值>=0則代表找到相應位置 */this.indexOf = function(element) { var current = head; var index = -1; while (current) {  if (element === current.element) {   return index;  }  index++;  current = current.next; } return -1;};

remove方法:

說明: 移除給定的元素。
實現:

/** * 移除給定的元素 * @param {Any} element 要移除的元素 * @return {Number}     傳回值>=0表示移除成功 */this.remove = function(element) { var index = this.indexOf(element); return this.removeAt(index);};

removeAt方法:

說明:移除單向鏈表中某個位置的元素。
實現:

/** * 移除單向鏈表中某一個元素 * @param {Number} position 要移除元素的位置 * @return {Any}     移除成功返回被移除的元素，不成功則返回NULL */this.removeAt = function(position) { if (position > -1 && position < length) {  var current = head;  var previous;  var index = 0;  if (position == 0) {   // 因為之前head指向第一個元素，現在把head修改為指向第二個元素。   // 核心概念在於鏈表前後全靠指標連結，而非數組一般。   // 所以只需要改變head的元素。   head = current.next;  } else {   while (index++ < position) {    // previous指要操作元素位置之前的那個元素，current表示之後的那個元素。    previous = current;    current = current.next;   }   previous.next = current.next;  }  length--;  return current.element; } else {  return null; }};

getHead方法:

說明:擷取單向鏈表的頭部。
實現:

/** * 擷取單向鏈表的頭部 * @return {Any} 單向鏈表的頭部 */this.getHead = function() { return head;}

isAmpty、toString、size方法

實現:

/** * 判斷單向鏈表是否為空白 * @return {Boolean} 為空白則返回true，不為空白則返回false */this.isAmpty = function() { return length === 0};/** * 將鏈表所有內容以字串輸出 * @return {String} 要輸出的字串 */this.toString = function() { var current = head; var string = ''; while (current) {  string += current.element;  current = current.next; } return string;};/** * 返回單向鏈表長度 * @return {Number} 單向鏈表的長度 */this.size = function() { return length;};

雙向鏈表

雙向鏈表與單向鏈表很是相像。在單向鏈表中，只有指向下一個節點的連結。但在雙向鏈表中，還有指向上一個節點的連結，是雙向的。

JavaScipt中雙向鏈表的實現

首先，依然是建構函式:

/** * 雙向鏈表的建構函式 */function DoublyLinkedList() { /**  * 雙向鏈表中節點的建構函式  * @param {Any} element 要傳入鏈表的元素  */ var Node = function(element) {  this.element = element;  this.prev = null;  this.next = null; } //雙向鏈表的長度 var length = 0; //雙向鏈表的頭結點，初始化為NULL var head = null; //雙向鏈表的尾結點，初始化為NULL var tail = null;}

雙向鏈表需要有如下的方法:

1. append(element): 添加元素到雙向鏈表尾部
2. insert(position,element): 向雙向鏈表中某個位置插入元素
3. removeAt(position): 移除雙向鏈表中某個位置的元素
4. showHead(): 擷取雙向鏈表的頭部
5. showLength(): 擷取雙向鏈表長度
6. showTail(): 擷取雙向鏈表尾部
   

append方法:

說明: 添加元素到雙向鏈表尾部
實現:

/** * 向鏈表尾部添加元素 * @param {Any} element 要加入鏈表的節點 * @return {Any}     加入鏈表的節點 */this.append = function(element) { var node = new Node(element); if (head === null) {  head = node;  tail = node; } else {  var previous;  var current = head;  while (current.next) {   current = current.next;  }  current.next = node;  node.prev = current;  tail = node; } length++; return node;};

insert方法:

說明: 向雙向鏈表中某個位置插入元素。
實現:

/** * 向鏈表中插入某個元素 * @param {Number} position 要插入的位置 * @return {Boolean}     插入成功返回true，失敗返回false */this.insert = function(position, element) { if (position >= 0 && position <= length) {  var node = new Node(element);  var index = 0;  var previous;  var current = head;  if (position === 0) {   if (head === null) {    head = node;    tail = node;   } else {    current.prev = node;    node.next = current;    head = node;   }  } else if (position === length) {   current = tail;   current.next = node;   node.prev = current;   tail = node;  } else {   while (index++ < position) {    previous = current;    current = current.next;   }   previous.next = node;   node.prev = previous;   current.prev = node;   node.next = current;  }  length++;  return true; } else {  return false; }};

removeAt方法:

說明:移除雙向鏈表中某個位置的元素。
實現:

/** * 移除鏈表中某一個元素 * @param {Number} position 要移除元素的位置 * @return {Any}       移除成功返回被移除的元素，不成功則返回false */this.removeAt = function(position) { if (position > -1 && position < length) {  var current = head;  var index = 0;  var previous;  if (position === 0) {   head = current.next;   if (length === 1) {    tail = null;    head.prev = null;   }  } else if (position === length - 1) {   current = tail;   tail = current.prev;   tail.next = null;  } else {   while (index++ < position) {    previous = current.prev;    current = current.next;   }   previous.next = current.next;   current.next.prev = previous;  }  length--;  return current.element; } else {  return false; }};

showHead、showLength、showTail方法

實現:

/** * 擷取鏈表的頭部 * @return {Any} 鏈表的頭部 */this.showHead = function() { return head;};/** * 擷取鏈表長度 * @return {Number} 鏈表長度 */this.showLength = function() { return length;};/** * 擷取鏈表尾部 * @return {Any} 鏈表尾部 */this.showTail = function() { return tail;};

感想

鏈表這一節，基本全部都是先按需求寫代碼，寫完後再和書上對比。發現簡直被瞬間秒成渣。自己寫的很多暗坑，邏輯也很混亂。看來還是太年輕了。

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