前面我们讨论了如何使用栈、队列进行存数数据,他们其实都是列表的一种,底层存储的数据的数据结构都是数组。
但是数组不总是最佳的数据结构,因为,在很多编程语言中,数组的长度都是固定的,如果数组已被数据填满,再要加入新的元素是非常困难的。而且,对于数组的删除和添加操作,通常需要将数组中的其他元素向前或者向后平移,这些操作也是十分繁琐的。
然而,JS中数组却不存在上述问题,主要是因为他们被实现了成了对象,但是与其他语言相比(比如C或Java),那么它的效率会低很多。
这时候,我们可以考虑使用链表(Linked-list) 来替代它,除了对数据的随机访问,链表几乎可以在任何可以使用一维数组的情况中。如果你正巧在使用C或者Java等高级语言,你会发现链表的表现要优于数组很多。
链表其实有许多的种类:单向链表、双向链表、单向循环链表和双向循环链表,接下来,我们基于对象来实现一个单向链表,因为它的使用最为广泛。
链表的定义首先,要实现链表,我们先搞懂一些链表的基本东西,因为这很重要!
链表是一组节点组成的集合,每个节点都使用一个对象的引用来指向它的后一个节点。指向另一节点的引用讲做链。下面我画了一个简单的链接结构图,方便大家理解。
链表结构图
其中,data中保存着数据,next保存着下一个链表的引用。上图中,我们说 data2 跟在 data1 后面,而不是说 data2 是链表中的第二个元素。上图,值得注意的是,我们将链表的尾元素指向了 null 节点,表示链接结束的位置。
由于链表的起始点的确定比较麻烦,因此很多链表的实现都会在链表的最前面添加一个特殊的节点,称为 头节点,表示链表的头部。进过改造,链表就成了如下的样子:
有头节点的链表
向链表中插入一个节点的效率很高,需要修改它前面的节点(前驱),使其指向新加入的节点,而将新节点指向原来前驱节点指向的节点即可。下面我将用图片演示如何在 data2 节点 后面插入 data4 节点。
插入节点
同样,从链表中删除一个节点,也很简单。只需将待删节点的前驱节点指向待删节点的,同时将待删节点指向null,那么节点就删除成功了。下面我们用图片演示如何从链表中删除 data4 节点。
删除节点 链表的设计
我们设计链表包含两个类,一个是 Node 类用来表示节点,另一个事 LinkedList 类提供插入节点、删除节点等一些操作。
Node类
Node类包含连个属性: element 用来保存节点上的数据,next 用来保存指向下一个节点的链接,具体实现如下:
//节点 function Node(element) { this.element = element; //当前节点的元素 this.next = null; //下一个节点链接 }
LinkedList类
LinkedList类提供了对链表进行操作的方法,包括插入删除节点,查找给定的值等。值得注意的是,它只有一个属性,那就是使用一个 Node 对象来保存该链表的头节点。
它的构造函数的实现如下:
//链表类 function LList () { this.head = new Node( 'head' ); //头节点 this.find = find; //查找节点 this.insert = insert; //插入节点 this.remove = remove; //删除节点 this.findPrev = findPrev; //查找前一个节点 this.display = display; //显示链表 }
head节点的next属性初始化为 null ,当有新元素插入时,next会指向新的元素。
接下来,我们来看看具体方法的实现。
insert:向链表插入一个节点
我们先分析分析insert方法,想要插入一个节点,我们必须明确要在哪个节点的前面或后面插入。我们先来看看,如何在一个已知节点的后面插入一个节点。
在一个已知节点后插入新节点,我们首先得找到该节点,为此,我们需要一个 find 方法用来遍历链表,查找给定的数据。如果找到,该方法就返回保存该数据的节点。那么,我们先实现 find 方法。
find:查找给定节点
//查找给定节点 function find ( item ) { var currNode = this.head; while ( currNode.element != item ){ currNode = currNode.next; } return currNode; }