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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
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;
目录
- 一、链表的由来及特点
- 二、单链表
- 2.1、添加节点
- 2.2、删除节点
- 三、设计链表
- 四、链表基本操作即使用场景
- 五、关于我
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 = thisvar 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.headvar node = new Node(val)node.next = current.nextcurrent.next = node
};/*** 插入到链表首末位* @param {number} val* @return {void}*/
MyLinkedList.prototype.addAtTail = function(val) {var current = this.headwhile(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.headvar i = 0while(current.next){if(i == index){var node = new Node(val)node.next = current.nextcurrent.next = nodereturn;}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 = 0var current = this.headwhile(current.next){if(i == index){current.next = current.next.nextreturn;}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nextcurrent.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.headwhile (!(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.headwhile (!(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:webbj97@163
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…
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