【数据结构与算法】用JS普通对象手撸一个链表

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介绍

当我们要存储多个元素，数组可能是最常用的数据结构。但数组有个缺点就是，一旦进行插入或移除某项，那么后面的元素的位置全部都要进行变动，成本非常高，这时候链表这种数据结构将发挥了优势，因为他用指针连接其所有元素，当某项发生变化时，那么他只要改变一下指向就可以了。

本期我们会带大家讲述如何用普通对象手写一个链表结构，案例打印就用数码宝贝进化去讲解吧。

概念

链表存储有序的元素集合，但不同于数组，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（也称指针或链接）组成。

正文

1.Node类

export class Node {
    constructor(item) {
        this.item = item;
        this.next = null;
    }
}

我们做链表之前必须先写一个节点类，他会保存当前值与下一个节点的指向。

2.LinkedList类

export class LinkedList {
    constructor() {
        this.count = 0;
        this.head = null;
        return this;
    }
    size() {
        return this.count;
    }
    toString() {}
    push(item) {}
    indexOf(item) {}
    removeAt(index) {}
    remove(item) {}
    insert(item, index) {}
}

我们使用链表会记录头head和当前链表长度count，至于后面的几个方法为：

• size：返回当前链表的节点个数。
• toString：返回当前链表所有值的字符串。
• push：推送一个节点加入链表，最后返回当前链表长度。
• indexOf：返回某个元素是否存在于链表中，返回其下标，如果没有返回-1。
• removeAt：根据传入下标，移除某项的节点，并返回true则为删除成功，false则删除为失败。
• remove：根据传入元素，移除某项的节点，并返回true则为删除成功，false则删除为失败。
• insert：插入一个节点，返回当前链表长度。

3.push&toString方法

push(item) {
    let node = new Node(item);
    if (!this.head) this.head = node;
    else {
        let target = this.head;
        while (target.next) {
            target = target.next;
        }
        target.next = node;
    }
    return ++this.count;
}
toString() {
     let target = this.head;
     let str = this.head.item || "";
     while (target.next) {
         const { next } = target;
         target = next;
         str += "," + (typeof next.item == "object" ? JSON.stringify(next.item) : next.item);
     }
     return str;
}   

push方法类似于数组的push，都是在最后一项注入节点，但是链表我们就要去查他最后一项，然后去指向这个新节点。而toString也是要遍历找到最后一项，但只为了拼接字符串。

我们可以看到完成了一项数码宝贝的进化路线，并且用toString打印出了结果。

4.indexOf方法

indexOf(item) {
    let target = this.head
    for (let i = 0, len = this.count; i < len; ++i) {
        if (target.item == item) return i
        else target = target.next;
    }
    return -1;
}

indexOf类似于我们字符串和数组的indexOf，他会循环遍历整个链表，如果发现匹配项立即终端返回其位置，而如果没有找到则返回-1。

我们可以看到这条进化路线，存在亚古兽再第二项上，而没有加鲁鲁兽。

3.removeAt&remove方法

removeAt(index) {
    if (index < 0 || index >= this.count) return false;
    if (index == 0) {
        this.head = this.head.next;
    }else{
        let target = this.head;
        for (let i = 1; i < index; i++) {
            target =  target.next; 
        }
        target.next = target.next.next;
    }
    this.count--;
    return true;
}
remove(item) {
    let index = this.indexOf(item);
    if (index !== -1) return this.removeAt(index);
    return false;
}

我们先说removeAt，要做个做边界判断，如果超出长度或者小于0则返回false。然后我们还要判断如果是第0项，我们就直接替换head头，因为我们这是单项普通链表，head没有指向他的节点。其他的就要遍历查找他要中断的位置，让后将他下个指向直接指向到他下一个节点的指向，相当于跳过了他。而remove方法直接借用indeOf查到下标转给removeAt方法去处理了，自己本身不做遍历运算。

通过测试，我们发现移除加鲁鲁兽是不行的因为进化路线没这种类型，而我们移除暴龙兽就成功了，当然再用linkedList.removeAt(3)移除了第三项，也成功了，这条进化链只能到亚古兽这里了。

4.insert方法

insert(item, index) {
    if (index < 0 || index >= this.count) return false;
    let node = new Node(item);
    let target = this.head;
    for (let i = 1; i < index; i++) {
        target =  target.next; 
    }
    node.next = target.next;
    target.next = node;
    return ++this.count
}

insert为在某位置插入某项。跟removeAt一样，都要做边界判断，遍历找到要插入的位置，对这个位置的指向节点进行修改替换成当前node，并且node的指向节点要指向之前之前这个位置的指向节点。

如图可以看到添加了两项，现在问题来了怎么让暴龙兽进化成机械邪龙兽呢，我们用linkedList.insert("丧失暴龙兽",4)在第四项插入了丧失暴龙兽，这样一来他的进化线路就完整了。

结语

本次我们学习实现了链表结构。本期也是基础课，本身也是重于理解思想而不重于案例本身的实现，不要过于纠结，案例是数码宝贝的进化，但其实他本身并不是一个普通链表，他是一个双向链表或者说是个多分支的树，毕竟还有退化么。。我们可以想想火车或者地铁车厢，一节连着一节去理解吧。链表本身变种又很多，在某项情况会极大程度弥补数组的不足，我们也是择情使用吧。