前端必备数据结构——链表

这是我参与8月更文挑战的第5天，活动详情查看：8月更文挑战

链表的优势

链表相对于数组的优点在于：

• 内存空间不是必须连续的，可以充分利用计算机的内存，实现灵活的内存动态管理。
• 链表不需要再创建的时候就确定大小，并且它的大小可以无限的延伸下去。
• 链表在插入和删除数据时，时间复杂度(即执行算法所需要的计算工作量)可以达到O(1)，相对数组效率高许多。

链表相对于数组的缺点在于：

• 链表访问任何一个位置的元素时，都需要从头开始访问
• 无法像数组一样通过下标值访问元素，需要从头开始访问，直到找到对应的元素

封装链表

链表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组成。也就是说每一个节点自己有一个data，并且有一个指向下一个节点的指针next，next的指向默认为null。

function LinkList() {
    function Node(data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
    this.head = null;
    this.length = 0;    // 记录链表节点的个数
}

链表的常见操作

• append(element)：向列表尾部添加一个新的元素
• insert(position, element)：向列表的某个位置插入一个新的元素
• get(position)：获取对应位置的元素
• indexOf(element)：返回元素在列表中的索引。如果没有该元素则返回-1
• update(position, data)：修改某个位置的元素的data值
• removeAt(position)：从列表的某个位置移除一个元素
• remove(data)：从列表中移除一个元素
• isEmpty()：如果链表中没有元素，返回true。否则返回false
• size()：返回链表中包含的元素个数，和数组的length属性类似
• toString()：链表中元素是Node类，需要重写toString方法，方便输出打印元素的值。

1. append(data)方法

如果添加的是第一个节点的话，需要多做一个步骤——把head指针指向第一个节点。如果添加的不是第一个节点的话，就要把最后一个节点的指针指向新创建的节点。

查找方法：从this.head开始查找，如果当前指针指向的下一个current.next不为空，将下一个节点的指针current.next赋值给当前指针current；直到current.next为空，那么这个指针所在的节点就是链表中的最后一个节点，将这个指向空的指针指向新创建的节点即可。

LinkList.prototype.append = function (data) {
    var newNode = new Node(data);
    if (this.length == 0) {
        this.head = newNode;
    } else {
        var current = this.head;
        while (current.next) {
            current = current.next;
        }
        current.next = newNode;
    }
    this.length += 1;
}

2. insert(position, data)方法

在某个位置中插入一个元素。我在这里的设置，传入的position不能小于0，因此小于0时return false，而且插入的位置也不能够大于此时链表的长度，在这种情况下也return false。接下来，插入元素存在两种情况：

第一种：将元素插到第一个节点，即position的值为0，此时要修改创建节点的指针指向，应该指向原来this.head指向的元素，再让this.head指向这个新创建的元素，即可完成插入。

第二种，将元素插到中间或者末尾，即0 < position < this.length，先找到要插入的位置的上一个节点。然后跟第一种方法的思路是差不多的，将创建的节点指针指向当前节点指向的元素newNode.next = current.next，然后让当前节点指针指向新创建的元素current.next = newNode

LinkList.prototype.insert = function (position, data) {
    var newNode = new Node(data);
    if (position < 0 || position > this.length) return false;
    if (position === 0) {
        newNode.next = this.head;
        this.head = newNode;
    } else {
        var current = this.head;
        for (var i = 0; i < position - 1; i++) {
            current = current.next;
        }
        newNode.next = current.next;
        current.next = newNode;
    }
    this.length += 1;
}

3. get(position)方法

获取某个位置的元素，查找到这个位置，让current指向当前位置，返回当前位置的data值即可。

LinkList.prototype.get = function (position) {
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;
    var current = this.head;
    for (var i = 0; i < position; i++) {
        current = current.next;
    }
    return current.data;
}

4. update(position, data)方法

修改某个位置的元素值。这个跟get方法其实是差不多的，只不过get只是拿到这个位置的data值，但是update是要我们将这个data值改成传进来的data。这个就不用代码呈现了。

5. indexOf(element)方法

在链表中查找某一个元素的值(data)，当找到这个元素的时候就这个元素的索引号（即位于哪个位置）。如果没有找到这个数据的话就会返回-1。遍历链表，将每一个元素的data和要查找的element进行比较，如果相同就返回它的索引值。

LinkList.prototype.indexOf = function (element) {
    var current = this.head;
    var index = 0;
    while (current) {
        if (current.data == element) {
            return index;
        }
        current = current.next;
        index += 1;
    }
    return -1;
}

6. removeAt(position)方法

从某个位置移除一个元素。有两种情况：

1）删除position = 0的元素；虽然此时删除的元素还是指向第二个元素，但是此时虽然它有指向别人，但是没有人指向它，浏览器会自动把这些没用的对象回收。

2）删除position > 0的元素；查找元素，直到要删除元素位置的上一个位置，即current，current.next原本指向的就是这个要删除的元素，对它的指向重新赋值为current.next.next，即指向删除元素的下一个元素位置。最后再返回删除元素的data值。

LinkList.prototype.removeAt = function (position) {
    var current = this.head;
    if (position < 0 || position >= this.length) return false;
    if (position == 0) {
        this.head = this.head.next
    } else {
        for (var i = 0; i < position - 1; i++) {
            current = current.next;
        }
        current.next = current.next.next;
    }
    this.length -= 1;
    return current.data;
}

7. remove(data)方法

移除data等于传入的data的元素。1）用indexOf获取data在链表中的位置；2）根据位置信息删除节点，返回删除的数据。

LinkList.prototype.remove = function (data) {
    var position = this.indexOf(data);
    return this.removeAt(position);
}

8. toString()方法

这个方法只是方便我们查看链表中的数据。实现方法：遍历链表，将链表中的每一个节点的值都取出来放到一个字符串中，再作为返回值返回，

LinkList.prototype.toString = function () {
    var current = this.head;
    var listString = '';
    while (current) {
        listString += current.data + ' ';
        current = current.next;
    }
    return listString;
}