JavaScript数据结构——链表的实现

　　前面楼主分别讨论了数据结构栈与队列的实现，当时所用的数据结构都是用的数组来进行实现，但是数组有的时候并不是最佳的数据结构，比如在数组中新增删除元素的时候需要将其他元素进行移动，而在javascript中使用spit()方法不需要访问其他元素。如果你在使用数组的时候发现很慢，就可以考虑使用链表。

　　链表的概念

　　链表是一种常见的数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。链表有一个“头指针”变量，以head表示，它存放一个地址，指向一个元素。每个结点都使用一个对象的引用指标它的后继，指向另一个结点的引用叫做链。

　　

　　数组元素依靠下标（位置）来进行引用，而链表元素则是靠相互之间的关系来进行引用。因此链表的插入效率很高，下图演示了链表结点d的插入过程：　　

　　删除过程：

　　

　　基于对象的链表

　　我们定义2个类，Node类与LinkedList类，Node为结点数据，LinkedList保存操作链表的方法。

　　首先看Node类：　　

function Node(element){
    this.element = element;
    this.next = null;
}

　　element用来保存结点上的数据，next用来保存指向一下结点的的链接。　　

　　LinkedList类:

function LinkedList(){

         this.head = new Node('head');

         this.find = find;

         this.insert = insert;

         this.remove = remove;

         this.show = show;

}

　　find()方法，从头结点开始，沿着链表结点一直查找，直到找到与item内容相等的element则返回该结点，没找到则返回空。

function find(item){
         var currentNode = this.head;//从头结点开始
         while(currentNode.element!=item){
                  currentNode =  currentNode.next;
         }
         return currentNode;//找到返回结点数据，没找到返回null
}

　　Insert方法。通过前面元素插入的演示可以看出，实现插入简单四步：

1、创建结点

2、找到目标结点

3、修改目标结点的next指向链接

4、将目标结点的next值赋值给要插入的结点的next

function insert(newElement,item){
         var newNode = new Node(newElement);
         var currentNode = this.find(item);
         newNode.next = currentNode.next;
         currentNode.next = newNode;
}

　　Remove()方法。删除某一节点需要先找到被删除结点的前结点，为此我们定义方法frontNode()：

function frontNode(item){
         var currentNode = this.head;
         while(currentNode.next.element!=item&&currentNode.next!=null){
                  currentNode = currentNode.next;
         }      
         return currentNode;
}

　　简答三步：

1、创建结点

2、找到目标结点的前结点

3、修改前结点的next指向被删除结点的n后一个结点

function remove(item){
         var frontNode = this.frontNode(item);
         //console.log(frontNode.element);
         frontNode.next = frontNode.next.next;
}

　　Show()方法：

function show(){
         var currentNode = this.head,result;
         while(currentNode.next!=null){
                  result += currentNode.next.element;//为了不显示head结点
                  currentNode = currentNode.next;
         }
}

　　测试程序：

var list = new LinkedList();
list.insert("a","head");
list.insert("b","a");
list.insert("c","b");
console.log(list.show());
list.remove("b");
console.log(list.show());

　　输出：

　　双向链表

　　从链表的头节点遍历到尾节点很简单，但有的时候，我们需要从后向前遍。此时我们可以通过给 Node 对象增加一个属性，该属性存储指向前驱节点的链接。楼主用下图来双向链表的工作原理。

 

　　首先我们先给Node类增加front属性：　　

function Node(element){
    this.element = element;
    this.next = null;
    this.front = null;
}

　　当然，对应的insert()方法和remove()方法我们也需要做相应的修改：　　

function insert(newElement,item){
    var newNode = new Node(newElement);
    var currentNode = this.find(item);
    newNode.next = currentNode.next;
    newNode.front = currentNode;//增加front指向前驱结点
    currentNode.next = newNode;
}


function remove(item){   
    var currentNode = this.find(item);//找到需要删除的节点
    if (currentNode.next != null) {
        currentNode.front.next = currentNode.next;//让前驱节点指向需要删除的节点的下一个节点
        currentNode.next.front = currentNode.front;//让后继节点指向需要删除的节点的上一个节点
        currentNode.next = null;//并设置前驱与后继的指向为空
        currentNode.front = null;       
    }    
}

　　反序显示链表：

　　需要给双向链表增加一个方法，用来查找最后的节点。 findLast() 方法找出了链表中的最后一个节点，可以免除从前往后遍历链。

function findLast() {//查找链表的最后一个节点
    var currentNode = this.head;
    while (currentNode.next != null) {
        currentNode = currentNode.next;
    }
    return currentNode;
}

　　实现反序输出：

function showReverse() {
    var currentNode = this.head, result = "";
    currentNode = this.findLast();  
    while(currentNode.front!=null){
        result += currentNode.element + " ";
        currentNode = currentNode.front;
    }
    return result;
}

　　测试程序：

var list = new LinkedList();
list.insert("a","head");
list.insert("b","a");
list.insert("c","b");
console.log(list);
list.remove("b");
console.log(list.show());
console.log(list.showReverse());

　　输出：

 

　　循环链表

　　循环链表是另一种形式的链式存贮结构。它的特点是表中最后一个结点的指针域指向头结点，整个链表形成一个环。循环链表和单向链表相似，节点类型都是一样的。唯一的区别是，在创建循环链表时，让其头节点的 next 属性指向它本身，即：

head.next = head

　　这种行为会传导至链表中的每个节点，使得每个节点的 next 属性都指向链表的头节点。楼主用下图来表示循环链表：

　　

　　

　　修改构造方法：

function LinkedList(){
    this.head = new Node('head');//初始化
    this.head.next = this.head;//直接将头节点的next指向头节点形成循环链表
    this.find = find;
    this.frontNode = frontNode;
    this.insert = insert;
    this.remove = remove;
    this.show = show;  
}

　　这时需要注意链表的输出方法show()与find()方法，原来的方式在循环链表里会陷入死循环，while循环的循环条件需要修改为当循环到头节点时退出循环。

function find(item){
    var currentNode = this.head;//从头结点开始
    while(currentNode.element!=item&&currentNode.next.element!='head'){
        currentNode =  currentNode.next;
    }
    return currentNode;//找到返回结点数据，没找到返回null
}
function show(){
    var currentNode = this.head,result = "";
    while (currentNode.next != null && currentNode.next.element != "head") {      
        result += currentNode.next.element + " ";
        currentNode = currentNode.next;
    }
    return result;
}

　　测试程序：

var list = new LinkedList();
list.insert("a","head");
list.insert("b","a");
list.insert("c","b");
console.log(list.show());
list.remove("b");
console.log(list.show());

　　测试结果：

　　本文用到的示例代码地址：https://github.com/LJunChina/JavaScript