JavaScript数据结构之链表的实现

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