JavaScript数据结构与算法学习总结--链表

    数据结构与算法这个内容很多人一听都会觉得头大，我在最开始接触到的时候也是云里雾里。因为大一刚学编程的时候，一直连入门都如不进去，导致后来学习数据结构和算法也提不起兴趣。直到开始接触Web前端，学习了JavaScript这门脚本语言，便想学习一些基于JS的数据结构与算法知识，并且记录下来。

 一、概述   

数据结构分为线性结构与非线性结构，我觉得线性结构相对于非线性结构更好理解一些。而在线性结构中，链表属于相对较复杂的一种数据结构。

    我们先简要提一下数组。数组是最简单最基本的结构，其每一个元素在内存中连续存放。我们可以通过数组下标index任意取得自己想要的元素。

    不同于数组，链表中的元素在内存中不连续存放，这点非常重要。虽然其存放并不连续，链表中的每一个节点也有迹可循，即每个节点是和其前一个节点直接相连的。因此，我们要取得链表中的任意一个节点，必须通过从链表的第一个元素开始依此查找，直到找到我们所需要的节点。这就像是我们要爬到山顶但没有地图，我们需要从起始点开始，根据路标来找到下一个地点，最终到达目的地。

    链表的几个特点：

    1. 链表元素在内存中不连续存放

    2. 链表的最后一个节点始终指向null

    下面来说说JS中的链表创建。JS是一种基于对象的语言。在JS中，我们描述链表中的节点，需要指明一个节点对象node，这个节点包含两部分：节点的内容element和它指向下一个节点的指针next：

     

所以一个链表就是这样：

      

二、链表结构的JavaScript描述    

接下来利用JS对链表进行描述：

我们先初始化一个链表：

function LinkedList() {
        var Node = function (element) {
            this.element = element;
            this.next = null; // 初始化 next指针为 null
        };
        var length = 0;  // 初始化 长度为0
        var head = null; // 初始化 链表头为null
}

主要包括：一个节点对象，初始化链表长度为0；初始化表头为null。因为对链表的任何操作都要从表头开始，所以表头的定义很重要！

好了，接下来我们要为这个链表添加一些方法。链表常用的方法主要包括：

1、向链表尾部添加一个节点 append(element)

// append方法 在最后一位添加元素
        this.append = function (element) {
            var node = new Node(element);
            var current;  // current为当前所指的节点，遍历时从head开始
            if (head === null) { // 如果是空链表，将node设置为链表头
                head = node;
            } else {
                current = head;  // 从head开始遍历
                while (current.next) {
                    current = current.next;
                }
                current.next = node; // 遍历到最后一个节点时，current指向最后一个节点，此时将其next指向要添加的node即可
            }
            length++; // 添加后记得链表长度加1
        };

    步骤：

     （1）初始化一个节点对象，初始化一个变量储存当前元素

     （2）判断链表是否为空。若为空，则将待添加的节点设置为表头

     （3）若非空，从head开始遍历，直到current.next为null，说明current遍历到了最后一个节点

     （4）将current.next指向node

     （5）链表长度length+1

2、移除指定位置节点 removeAt(position)

// removeAt 移除指定位置元素，并返回被移除的元素（对于最后一个元素不用特殊对待，依旧遵循此方法）
        this.removeAt = function (position) {
            if(position<0 || position>=length){ // 若位置索引不存在 返回null
                return null;
            }else{
                var current = head;
                var previous;
                var index = 0;
                if(position == 0){  // 删除第一个元素
                    head = current.next;
                }else{
                    while(index < position){
                        previous = current;
                        current = current.next;
                        index++;
                    }
                    previous.next = current.next;
                }
                length--;
                return current.element;  // 记住，current只是承载这个节点的容器，element才是需要返回的内容！
            }
        };

    步骤：

     （1）判断所删除的下标是否在链表范围内

     （2）若无此下标，返回null

     （3）若有此下标，初始化current为head，表示当前遍历指向；初始化previous，用来存储当前节点的前一个节点；初始化index为0，表示当前下标

     （4）若要删除的为第一个节点，直接将current.next赋值给head

     （5）若不是第一个节点，while循环遍历到要删除的位置，将current.next指向previous.next，就删除了当前元素。被删除元素被回收

     （6）返回被删除元素，链表长度length-1

3、在任意位置插入元素 insert（position,element）

// insert方法 在任意位置插入元素
        this.insert = function(position,element){
            if(position<0 || position>=length){
                return false;
            }else{
                var node = new Node(element); // 因为是插入节点，所以要先新建一个Node对象~
                var current = head; // 初始化 current 指向 head
                var previous;
                var index = 0;
                if(position == 0){  // 书上这里是 position===0，这里为什么要用===不是很明白。有读者理解的话可以告诉我哦~
                    node.next = current; // 一定要先将current的值赋给node.next。如果先将node给head，current就变成了node，会出错
                    head = node;
                }else{
                    while(index

  步骤：

       （1）判断所要插入的下标是否在链表范围内

       （2）若无此下标，返回null

       （3）若有此下标，初始化一个node节点；初始化current为head，表示当前遍历指向；

                 初始化previous，用来存储当前节点的前一个节点；初始化index为0，表示当前下标

       （4）若要插入的为第一个位置，直接将current赋值给node.next，再将node赋值给head

       （5）若不是第一个位置，while循环遍历到要添加的位置，将node.next指向current节点，再让previous.next指向node，就插入了新元素

       （6）链表长度length+1，返回true

以上就是链表中比较重要的几个方法啦~

除了这些，还有一些比较常用的也很好理解的方法：

indexOf(element)：查找某元素在链表中的位置

remove(element)：删除某元素（不同于removeAt已知元素下标，这个是已知元素内容）

isEmpty：判断是否为空

size：链表大小（长度）

toString：将链表内容转化为字符串便于输出

下面我们来展示这些方法JavaScript实现：

// indexOf 查找某元素下标
        this.indexOf = function(element){
            var current = head;
            var index = 0;
            while(current){
                if(current.element == element){
                   return index
                }
                current = current.next;
                index++;
            }
            return '-1';  // 如果遍历完了还找不到此元素，返回-1
        };

// remove 已知某节点内容，找到并删除他它
        this.remove = function(element){
            var index = this.indexOf(element);
            return this.removeAt(index); // 若没有此元素则index为-1，返回false
        };

// isEmpty 判断是否为空
        this.isEmpty = function(){
            return length===0;
        };

// size返回链表长度
        this.size = function(){
            return length;
        };

// toString方法，转换为字符串
        this.toString = function(){
            var current = head;
            var string = '';  // 初始化一个空string便于存放
            while(current){
                string = current.element;
                current = current.next;
            }
            return string;
        };

【参考资料】《学习JavaScript数据结构与算法》中文版