JavaScript数据结构——链表
前言
嘿，掘友们！今天我们来了解并实现数据结构 —— 链表。
本文主要内容
- 单向链表
- 双向链表
- 循环链表
链表
要存储多个元素，数组可能是最常用的数据结构。但是这种数据结构有一个缺点，数组的大小是固定的，从数组的起点或中间插入或移除的成本很高，因为需要移动元素。
链表存储有序的元素集合，不同于数组的是，链表中的元素在内存中并不是连续放置的。每个元素由一个存储元素本身的节点和一个指向下一个元素的引用（指针或链接）组成。下图是一个链表的结构。
相比数组，链表的一个好处在于，添加或移除元素的时候不需要移动其他元素。然而，链表需要使用指针。在数组中，我们可以直接访问任何位置的任何元素，而想要访问链表中间的一个元素，则需要从起点开始迭代链表知道找到所需要的元素。
在实现链表之前，我们先声明和定义属性和方法。
- 属性
count存储链表中的元素数量head头指针equalsFn比较元素是否相等
- 方法
push(element)向链表尾部添加一个新元素insert(element, index)向链表的特定位置插入一个新元素getElementAt(index)返回链表中的特定位置的元素，如果不存在返回undefinedremove(element)从链表中移除一个元素removeAt(index)从链表的特定位置移除一个元素indexOf(index)返回元素在链表中的索引，如果链表中没有该元素，返回-1isEmpty()如果链表中不包含任何元素，返回true，否则返回falsesize()返回链表包含的元素个数print()返回表示整个链表的字符串
定义defaultEquals函数，作为默认的相等性比较函数。
function defaultEquals(a, b) {
return a === b
}
单向链表
要表示链表中的元素，我们需要一个助手类，叫做 Node。Node类表示我们想要添加到链表中的项。
class Node {
constructor(element) {
this.element = element // 元素的值
this.next = undefined // 下一个元素的指针
}
}
创建 LinkedList 类的“骨架”
class LinkedList {
constructor() {
this.count = 0
this.head = undefined
}
}
1. 向链表尾部添加元素
在尾部添加元素可能有两种场景：链表为空，添加的是第一个元素；链表不为空，向其尾部添加元素
class LinkedList {
constructor() { ... }
push(element) {
const node = new Node(element) // 创建Node项
if(this.head == null) {
this.head = node
} else {
let current = this.head // 指向链表的current变量
while (current.next != null) {
current = current.next
}
current.next = node
}
this.count++
}
}
首先，把 element作为值传入，创建Node项。
先实现第一个场景，向空链表添加一个元素，当创建一个 LinkedList 对象时，head会指向 undefined。
如果 head 元素为 undefined 或 null，就意味着在向链表添加第一个元素。因此要做的就是让 head 指向 node 元素。
再来看第二个场景，向一个不为空的链表尾部添加元素。
要在链表的尾部添加元素，就要找到最后一个元素。但我们只有第一个元素的引用，需要循环访问链表，直到最后一项。当 current.next 元素为 undefined 或 null 时，我们就知道到达链表尾部了。然后让当前元素的 next 指向 node 元素。
this.head == null 相当于 this.head === undefined || this.head === null
current.next !=null 相当于 current.next !== undefined || current.next !== null
2. 循环迭代链表找到目标
循环到目标 index 的代码片段在 LinkedList 类的方法中很常见。将这部分逻辑独立为单独的方法，这样就能在不同的地方复用它。
class LinkedList {
constructor() { ... }
push(element) { ... }
getElementAt(index) {
if(index >= 0 && index < this.count) {
let node = this.head
for(let i = 0; i < index && node != null; i++) {
node = node.next
}
return node
}
return undefined
}
}
为了确保我们能迭代链表知道找到一个合法的位置，需要对传入的 index 参数进行合法性验证。如果传入的位置不合法，返回 undefined，因为这个位置在链表中不存在。
然后，初始化 node 变量，该变量会从链表的第一个元素 head 开始，迭代整个链表知道目标 index，结束循环时，node 元素将是 index 位置元素的引用。
3. 从链表中移除元素
我们要实现两种移除元素的方法。第一种是从特定位置移除一个元素（removeAt)，第二种是根据元素值移除元素(remove)。
我们先实现第一种移除元素的方法，要移除元素存在两种场景：第一种，移除第一个元素，第二种，移除第一个元素以外的元素。
removeAt(index) {
if(index >= 0 && index < this.count) {
if(index === 0) {
this.head = this.head.next
} else {
const previous = this.getElement(index - 1)
const current = previous.next
previous.next = current.next
}
this.count--
return current.element
}
return undefined
}
先看第一种场景：我们从链表中移除第一个元素。想移除第一个元素，让 head 指向链表的第二个元素就实现了。
再看第二种场景：移除除第一个元素以外的元素。我们获取要删除元素的前一个元素。current 引用要删除的元素。将前一个元素的 next 指向要删除元素的 next，就可以实现了。
移除最后一个元素也通用，previous 引用最后元素的前一个元素，最后一个元素的 next 指向 undefined，那么将 previous.next = undefined，就完成了最后一个元素的移除。
我们再来实现移除元素的第二种方法：根据元素值移除元素(remove)。
remove(element) {
const index = this.getElement(element)
return this.removeAt(index)
}
我们复用前面的两种方法 getElement 和 removeAt ，就可以实现。
先获取要删除元素的索引