链表的原理及Js基本实现

虚心接受批评和指正，互相成就，共勉！

从这篇文章你会收获什么？

了解单链表和双链表的基本结构；
在单链表或双链表中实现遍历、插入和删除；
在链表中使用双指针技巧（快慢指针技巧）；
解决一些经典问题，例如反转链表；

链表的由来

一、链表的由来

我们接触最多的数据存储结构应该是数组了，在实际场景中它的出现频率极高，但是它并不能适于用所有情况。这也是的链表

原因如下：

在很多编程语言中，数组的长度是固定的，所以当数组已被数据填满时，再要加入新的元素就会非常困难。
在数组中的添加和删除元素很麻烦，因为需要将数组中的其他元素向前或向后平移。
JavaScript中数组的主要问题是，它们被实现成了对象，与其他语言（比如 C++ 和 Java）的数组相比，效率较低。

为了解决上述问题
如果你发现数组在实际使用时很慢，就可以考虑使用链表来替代它。除了对数据的随机访问，链表几乎可以用在任何可以使用一维数组的情况中，如果需要频繁的删除和添加操作，就主动考虑一下链表吧～

1.1 特点

优点

链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。
增加数据和删除数据很容易。
链表中的每个元素实际上是一个单独的对象，而所有对象都通过每个元素中的引用字段链接在一起。

缺点？

访问时间是线性的(而且难以管道化)，更快的访问，如随机访问，是不可行的。与链表相比，数组具有更好的缓存位置。
失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大

链表有很多种不同的类型：单向链表，双向链表以及循环链表。链表可以在多种编程语言中实现。下面出现的代码都是用Js实现的，如果不对的地方，欢迎大佬们指正，我们共勉。

二、单链表

单链表中的每个结点不仅包含值，还包含链接到下一个结点的引用字段。通过这种方式，单链表将所有结点按顺序组织起来。、

下面是一个单链表的例子：

当你得到了head节点，就得到了整个列表。

我们创建单一节点（Node）的操作应该是这样的：

var Node = function(ele){
    this.ele = ele; // 保存当前节点的值
    this.next = null; // 保存指向下一个节点的地址
}

2.1 添加节点

就像给绳子打结一样，添加节点，就是在两个绳结之间，再打一个新结。

如果我们想在给定的结点 prev 之后添加新值，我们应该：

创建要插入的Node——cur
将cur节点的next链接到next节点（pre的下一个节点）
将pre的next链接到cur节点

在开头添加结点

众所周知，我们使用头结点（head）来代表整个列表。

因此，在列表开头添加新节点时更新头结点 head 至关重要。

初始化一个新结点 cur；
将新结点cur的next链接到我们的原始头结点 head.next节点
将head节点的next链接到cur即可。

在末尾添加节点

创建新节点cur
将链表的末尾节点的next链接到cur即可

2.2 删除节点

如果我们要删除指定的节点cur，该这么做：

找到cur的上一个节点prev，及其下一个节点prev.next（要删除的节点）
将prev.next链接让 `prev.next.next，即跳过删除节点。

注意：我们必须从头节点遍历至指定节点，删除节点的平均时间复杂度是O(N)

删除末尾节点

找到next节点链接为null的节点，以及它的前节点prev
prev.next 链接 null 即可

三、设计链表

以LeetCode的中的基础题为例，我们尝试用代换实现前文提过的思路。707.设计链表

题目

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：val 和 next。val 是当前节点的值，next 是指向下一个节点的指针/引用。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

在链表类中实现这些功能：

get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果index小于0，则在头部插入节点。
deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

示例：

MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2);   //链表变为1-> 2-> 3
linkedList.get(1);            //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1);  //现在链表是1-> 3
linkedList.get(1);            //返回3

Js版代码实现

// 创建节点类
var Node = function(ele){
    this.ele = elel; // 保存当前节点的值
    this.next = null; // 保存的下一个节点的地址
}

/**
 * 链表构造函数
 */
var MyLinkedList = function() {
    this.head = new Node('head')
};

/**
 * 查询 index 位节点
 * @param {index} index
 * @return {Node} 返回节点 || null
 */
MyLinkedList.prototype.find = function (index) {
    var i = 0 // 记录下标
    var current = this.head //新节点->head节点
    while(current.next){
        if(i == index){
            return current.next
        }
        i++
        current = current.next
    }
    return null
};

/**
 * 查询 index 位节点的值
 * @param {number} index
 * @return {number}
 */
MyLinkedList.prototype.get = function(index) {
    var _this = this
    var res = _this.find(index) // 利用find查找
    return res ? res.ele : -1
};

/**
 * 插入到链表首位
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtHead = function(val) {
    var current = this.head
    var node = new Node(val)
    node.next = current.next
    current.next = node
};

/**
 * 插入到链表首末位
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtTail = function(val) {
    var current = this.head
    while(current.next){
        current = current.next
    }
    var node = new Node(val)
    current.next = node
};

/**
 * 在 index 位置插入值为 val 的节点
 * @param {number} index
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtIndex = function(index, val) {
    if(index < 0){
        this.addAtHead(val) // 下标小于链表0，则插入头部
        return;
    }
    var current = this.head
    var i = 0
    while(current.next){
        if(i == index){
            var node = new Node(val)
            node.next = current.next
            current.next = node
            return;
        }
        i++
        current = current.next
    }

    this.addAtTail(val) // 下标超过链表长度，则插入末尾
    return;
};

/**
 * Delete the index-th node in the linked list, if the index is valid.
 * @param {number} index
 * @return {void}
 */

MyLinkedList.prototype.deleteAtIndex = function(index) {
    if(index < 0) return;
    var i = 0
    var current = this.head
    while(current.next){
        if(i == index){
            current.next = current.next.next
            return;
        }
        i++
        current = current.next
    }
};

为了方便操作，我们主动创建了一个节点为头节点，实际存储过程中是完全不需要的。

四、链表的基本使用场景

对线性表的长度或者规模难以估计；
频繁做插入删除操作；
构建动态性比较强的线性表

链表的基本操作

1.创建节点

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

2.创建链表

function LList() {
    console.log('---创建---')
    this.head = new Node("head");
    this.find = find; //查找指定节点
    this.insert = insert; //插入节点
    this.remove = remove; //删除节点
    this.display = display; //打印链表
    this.findNextEle = findNextEle; //查找存储指定节点的节点
}

3.查找目标节点

function find(item) {
    var currNode = this.head; //创建一个节点，并将头节点指向它
    while (currNode.element != item) {
        currNode = currNode.next; // 如果currNode的值不是我们找的值，向下查找
    }
    return currNode;
}

4.添加操作

function insert(newElement, item) {
    var newNode = new Node(newElement); // 创建要插入的节点
    var current = this.find(item); //找到要插入的节点
    newNode.next = current.next; //要添加位置节点的next -> 查找到节点的next
    current.next = newNode; // 被缇娜家位置的节点
}

5.查找存储目标节点的节点

function findNextEle(item) {
    var currNode = this.head
    while (!(currNode.next == null) && (currNode.next.element != item)) {
        currNode = currNode.next
    }
    return currNode
}

6.删除操作

function remove(item) {
    console.log('---删除---',item)
    var preNode = this.findNextEle(item) //找到存储着《待删除节点》的节点
    if (!(preNode.next == null)) {
        preNode.next = preNode.next.next // 存储着 《待删除节点》.next -> .next.next
    }
}

7.打印操作

function display() {
    var currNode = this.head
    while (!(currNode.next == null)) {
        console.log(currNode.next.element,currNode.next.next)
        currNode = currNode.next
    }
}

测试数据

var testCities = new LList()
testCities.insert('北京', 'head')
testCities.insert('上海', '北京')
testCities.insert('广州', '上海')
testCities.insert('深圳', '广州')
testCities.display()
testCities.remove('广州');
testCities.display()

总结

链表的特点，优缺点。
链表的插入、删除思想
如何实现一个链表类，并且支持必要的操作
链表得实际场景的应用

关于我

19年毕业的前端开发
沉迷Js、热衷开源（菜鸟一个）
邮箱：[email protected]

瞧一瞧（求Star！！！）

LeetCode题解Javascript版本：Gitbook版本传送门
LeetCode题解Javascript版本：CSDN传送门
前端进阶笔记：Gitbook传送门

下一篇我们会总结一下双指针在链表中的作用，未完待续…

别说链表不重要（一）：单链表的实现原理+JavaScript实现实战+常见操作一篇搞定

链表的原理及Js基本实现

从这篇文章你会收获什么？

链表的由来

一、链表的由来

1.1 特点

二、单链表

2.1 添加节点

在开头添加结点

在末尾添加节点

2.2 删除节点

删除末尾节点

三、设计链表

题目

Js版代码实现

四、链表的基本使用场景

链表的基本操作

总结

关于我

瞧一瞧（求Star！！！）

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