前言

数据结构,应该大家或多或少都知道,作为一个前端用的最多的数据结构就是数组了;在写业务中必然离不开数组,因为它不但存储方便,操作还方便。在不考虑效率的情况在,存储数据数组是个人的不二选择。但数据结构还有一个叫“链表”的东西,“链表”在前端可能用的比较少,反正作为底层人员,拿命换钱的我,工作了两年多还没用过“链表”,平时都是用数组,虽然可能用不到,但也不妨我学习。“链表”相对于数组的增,删还是有优势的,虽然查询比较“拉胯”。古人云:“择其善者而从之”。

链表

单向链表是最普通的链表结构了,它是由多个节点组成类似链装的数据结构,样子大概如下:

如何设计一个基于对象的链表?_链表

链表会有一个特殊的节点叫“head”,它存放第一个节点。每个节点会包含一个元素和一个指向下一个元素的“指针(next)”;最后一个节点的next会指向“空(null,undefind)”。

在js中,虽然有“链表”概念,但是它却没有提供内置创建“链表”的构造函数,不像一些后端语言有内置的构造函数。那么在js中,想要用“链表”存储数据,只能自己手动实现一些构造函数和方法。

设计一个链表它应该包含以下这些东西:

  • 链表构造函数

  • 节点构造函数

  • push方法(添加一个节点到链表最后)

  • insert方法 (添加一个元素到指定的位置)

  • removeAt方法 (删除一个指定位置的节点)

  • removeItem方法(删除一个指定元素的节点)

  • getElementAt方法 (获取一个指定位置的节点)

  • indexOf方法(获取一个元素的节点位置)

  • show方法 (展示所有链表数据)

  • size方法 (链表节点个数)

  • getHead方法 (获取头节点)

  • isEmpty方法 (判断列表是否为空)

  • 可能还有其他的,暂时没想到

需求弄明白了,接下来就一步一步的实现一个链表结构。(为了方便理解,不会对代码进行封装,虽然有比较多类似代码)

节点构造函数

一个普通的节点,只需要一个元素(element)和 一个指针(next)就行,无需其他多余的东西。

class Node {  constructor(elememt){this.elememt = elememtthis.next = undefined
  }
}复制代码

链表构造函数

链表构造函数需要一个头节点(head)和保存节点个数的count和上面的那些方法。

class LinkedList {  constructor(){this.count = 0this.head = new Node('head')
  }
}复制代码

创建好结构后,就可以实现操作链表的方法了,现在链表的样子如下:

如何设计一个基于对象的链表?_链表_02

push方法

实现该方法前,先通过一张图了解一下它的添加逻辑。

如何设计一个基于对象的链表?_链表_03

push方法是在链表最后添加一个节点,假设,我们要添加一个“张三”,那么就要通过Node构造函数创建一个叫“张三”的节点,然后,找到该链表的最后一个节点,断开它next指向undefined的链接,并将它指向新节点(如上图)。

逻辑清楚,那么实现起来就不费力了。

push(ele){  // 创建新节点
  let newEle = new Node(ele)  let current = this.head  // 找到最后的那个节点
  while(current.next !== undefined){
    current = current.next
  }  // 改变最后一个节点的指针指向
  current.next = newEle  // 节点个数加1
  this.count++
}复制代码

insert方法

如何设计一个基于对象的链表?_链表_04

假设,我们要在第一个(index=0)的位置添加一个叫"李四"的节点,那么我们就要找index的前一个节点,那么如上图,index的前一个节点就是head,我们要找到它并将它的next指针指向新节点,还要将新元素的指针指向index节点。

insert(ele, index){	// 越标处理if(index>=0 && index <= this.count){      // 创建新元素  let node = new Node(ele)      let current=this.head , pre      
      for (let i = 0; i <= index; i++) {      	// 保存 index 的前一个节点pre = current// index的目标节点current =current.next
      }      // index 的前一个节点的指针指向新节点  pre.next = node      // 新节点指针指向index的目标节点  node.next = current      // 节点加1  this.count++
    }else{      console.error('越标')
    }
  }复制代码

removeAt方法

如何设计一个基于对象的链表?_链表_05

假设,我们要删除第一项(index === 0),那么就要找到它(index=0)的前一个节点,并将它的指针指向index=0下一个节点,也就是它的next,最后将删除的节点指针重置为undefined。

 removeAt(index){ 	// 越标处理if(index >= 0 && index < this.count){      let current=this.head , pre      for (let i = 0; i <= index; i++) {      	// index前一项pre = current// index项current =current.next
      }      // 改变index前一项指针指向,让它跳过index项,指向到index下一项  pre.next = current.next
      current.next = undefined  // 节点减一  this.count--
    }else{      console.error('删除失败,越标')
    }
  }复制代码

removeItem方法

这方法是通过元素删除,逻辑跟上面差不多,就不上图了。

removeItem(ele){  let current = this.head,pre  try {while(current.elememt !== ele){
      pre = current
      current = current.next
    }
  } catch (error) {console.error('删除失败,没有该元素')
  }
  pre.next = current.next  this.count--
}复制代码

getElementAt方法

该方法主要是通过index找到对应的节点,找到就返回该节点,没找到就返回undefined。

 getElement(index){if(index >= 0 && index < this.count){      let node = this.head      for (let i = 0; i <= index; i++) {
        node = node.next        
      }      return node
    }return undefined
  }复制代码

indexOf方法

该方法主要是通过元素找到下标,找到就返回下标,没找到就返回-1。

indexOf(ele){  let current = this.head  for (let i = 0; i < this.count; i++) {if(ele === current.elememt){      return i
    }
    current = current.next
  }  return -1}复制代码

size、getHead、isEmpty、show方法

size方法获取节点的个数,getHead方法获取链表的头节点,isEmpty方法判断链表是否为空,show方法展示链表元素。

 size(){return this.count
  }  getHead(){return this.head
  }  isEmpty(){return this.count === 0
  }  show(){if(this.count > 0){      let current = this.head      while(current.next !== undefined){      	// 这里只是做了打印展示console.log(current.next.elememt)
        current = current.next
      }
    }
  }复制代码
测试
  let personLink = new LinkedList()
  
  personLink.push('张三')
  
  personLink.push('李四')
  
  personLink.insert('王五', 1)
  
  personLink.removeAt(1)  
  console.log(personLink.getHead())
  
  personLink.show()
  
  personLink.removeAt(1)  
  console.log(personLink.indexOf('王五'))复制代码
完整代码
class Node {  constructor(elememt){this.elememt = elememtthis.next = undefined
  }
}class LinkedList {  constructor(){this.count = 0this.head = new Node('head')
  }  push(ele){let newEle = new Node(ele)let current = this.headwhile(current.next !== undefined){
      current = current.next
    }
    current.next = newElethis.count++
  } 
  size(){return this.count
  }  getHead(){return this.head
  }  isEmpty(){return this.count === 0
  }  show(){if(this.count > 0){      let current = this.head      while(current.next !== undefined){console.log(current.next.elememt)
        current = current.next
      }
    }
  }  removeAt(index){if(index >= 0 && index < this.count){      let current=this.head , pre      for (let i = 0; i <= index; i++) {
        pre = current
        current =current.next
      }
      pre.next = current.next
      current.next = undefined  this.count--
    }else{      console.error('删除失败,越标')
    }
  }  removeItem(ele){let current = this.head,pretry {      while(current.elememt !== ele){
        pre = current
        current = current.next
      }
    } catch (error) {      console.error('删除失败,没有该元素')
    }
    pre.next = current.nextthis.count--
  }  getElement(index){if(index >= 0 && index < this.count){      let node = this.head      for (let i = 0; i <= index; i++) {
        node = node.next        
      }      return node
    }return undefined
  }  insert(ele, index){if(index>=0 && index <= this.count){      let node = new Node(ele)      let current=this.head , pre      for (let i = 0; i <= index; i++) {
        pre = current
        current =current.next
      }
      pre.next = node
      node.next = current      this.count++
    }else{      console.error('越标')
    }
  }  indexOf(ele){let current = this.headfor (let i = 0; i < this.count; i++) {      if(ele === current.elememt){return i
      }
      current = current.next
    }return -1
  }

}let personLink = new LinkedList()
personLink.push('张三')
personLink.push('李四')
personLink.insert('王五', 1)
personLink.removeAt(1)console.log(personLink.getHead())
personLink.show()
personLink.removeAt(1)console.log(personLink.indexOf('王五'))复制代码