数据结构（栈/队列/链表）

前端小鱼儿
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线性数据结构

2. 什么叫做数据结构

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。指的是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

​ – 百度百科

可比喻成一个企业的组织结构，组织结构其实就是部门与部门之间的关系结构。1
数据结构就是用来描述数据与数据之间的关系

线性和非线性数据结构

线性结构：数据元素之间一对一的关系

非线性结构：数据元素之间一对多的关系

存储方式

顺序存储：Set、Array

散列存储：Map、Object

链式存储：链表

3. 栈

栈是一种遵从先进后出 (LIFO) 原则的有序集合

栈的特点是只能在某一端（只有一个口子）添加或删除数据，遵循先进后出的原则

插入操作在栈中被称作入栈（push）

删除操作栈中被称作退栈（pop）

使用场景：方法调用，作用域
在这里插入图片描述

    class Stack {
  constructor() {
    this.stack = [];
  }
  push(item) {
    return this.stack.push(item);
  }
  pop() {
    return this.stack.pop();
  }
  peek() {
    return this.stack[this.getSize() - 1];
  }
  getSize() {
    return this.stack.length;
  }
  isEmpty() {
    return this.getSize() === 0;
  }
}

栈的应用：

有效的括号

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

  1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
  2. 左括号必须以正确的顺序闭合。

注意空字符串可被认为是有效字符串。

解题思路：

分析测试用例

  1. 字符串固定
  2. 成对出现
  3. 闭合顺序（最后出现的括号第一个闭合） => 最先出现的括号最后一个闭合

算法原理

  1. 用栈模拟括号的顺序
  2. 可以创建一个对象，建立左右括号的对应关系，key 为左括号，value 为右括号

算法流程

  1. 遍历字符串的每一个字符
  2. 如果是左括号，入栈
  3. 如果是右括号，判断栈顶的第一个元素与当前右括号是否对应？如果不对应，就返回 false
  4. 遍历完之后保证栈内为空
    12

4. 队列

队列是一种遵从先进先出 (FIFO) 原则的有序集合

队列一个线性结构，特点是在某一端添加数据，在另一端删除数据，遵循先进先出的原则。

插入（insert）操作也称作入队（enqueue）

删除（delete）操作也被称为出队（dequeue)
3

class Queue {
  constructor() {
    this.queue = []
  }
  enQueue(item) {
    return this.queue.push(item)
  }
  deQueue() {
    return this.queue.shift()
  }
  getHeader() {
    return this.queue[0]
  }
  getSize() {
    return this.queue.length
  }
  isEmpty() {
    return this.getSize() === 0
  }
}

队列的应用：

数据流中的移动平均值

给定一个整数数据流和一个窗口大小，根据该滑动窗口的大小，计算其所有整数的移动平均值。

示例:

MovingAverage m = new MovingAverage(3);
m.next(1) = 1
m.next(10) = (1 + 10) / 2
m.next(3) = (1 + 10 + 3) / 3
m.next(5) = (10 + 3 + 5) / 3

解题思路：

分析测试用例

  1. 窗口大小固定，并且为整数
  2. 调用 next 添加数字并求平均值
  3. 超过窗口大小，最先添加的数字优先移除（先进先出）

算法原理

  1. 使用队列添加整数
  2. 创建成员变量来保存计算的值

算法流程

  1. 新增整数，进行入队操作
  2. 累加整数并保存
  3. 如果队列大小超出窗口大小，进行出队操作，并对成员变量进行减法。
  4. 返回平均值
    b题
    在这里插入图片描述

2

5. 链表

链表是一个线性结构，同时也是一个天然的递归结构。链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理
5
item:节点信息
next: 下一个节点的内存地址
lb1
lb11
lb2
lb3

class Node {
  constructor(v, next) {
    this.value = v;
    this.next = next;
  }
}
class LinkList {
  constructor() {
    // 链表长度
    this.size = 0;
    // 虚拟头部
    this.dummyNode = new Node(null, null);
  }
  find(header, index, currentIndex) {
    if (index === currentIndex) return header;
    return this.find(header.next, index, currentIndex + 1);
  }
  addNode(v, index) {
    this.checkIndex(index);
    // 当往链表末尾插入时，prev.next 为空
    // 其他情况时，因为要插入节点，所以插入的节点
    // 的 next 应该是 prev.next
    // 然后设置 prev.next 为插入的节点
    let prev = this.find(this.dummyNode, index, 0);
    prev.next = new Node(v, prev.next);
    this.size++;
    return prev.next;
  }
  insertNode(v, index) {
    return this.addNode(v, index);
  }
  addToFirst(v) {
    return this.addNode(v, 0);
  }
  addToLast(v) {
    return this.addNode(v, this.size);
  }
  removeNode(index, isLast) {
    this.checkIndex(index);
    index = isLast ? index - 1 : index;
    let prev = this.find(this.dummyNode, index, 0);
    let node = prev.next;
    prev.next = node.next;
    node.next = null;
    this.size--;
    return node;
  }
  removeFirstNode() {
    return this.removeNode(0);
  }
  removeLastNode() {
    return this.removeNode(this.size, true);
  }
  checkIndex(index) {
    if (index < 0 || index > this.size) throw Error('Index error');
  }
  getNode(index) {
    this.checkIndex(index);
    if (this.isEmpty()) return;
    return this.find(this.dummyNode, index, 0).next;
  }
  isEmpty() {
    return this.size === 0;
  }
  getSize() {
    return this.size;
  }
}

class Node {
  constructor (val, next) {
    this.value = val
    this.next = next
  }
}

class LinkList {
  constructor () {
    this.size = 0
    this.initNode = new Node(null, null)
  }
  _find (header, index, currentIndex) {
    // 递归查找
    if (index === currentIndex) return header
    return this._find(header.next, index, currentIndex + 1)
  }

  _checkIndex (index) {
    if (index < 0 || index > this.size) throw new Error('index error')
  }
  /**
   * @param {*} v  节点是值
   * @param {*} index  节点的位置
   */

  insertNode (v, index) {
    // 检查index是否存在
    this._checkIndex(index)
    // 查找当前节点
    // 传入一个初始化的空节点
    let prev = this._find(this.initNode, index, 0)
    // 当往链表的末尾插入的时候，pre.next为空
    // 其他情况时因为我们要插入节点，所以插入的节点的next应该是prev.next
    prev.next = new Node(v, prev.next)
    // 然后设置prev.next为插入的节点
    this.size++
    return prev.next
  }
  /**
   * @param {*} index  节点的位置
   */
  removeNode (index) {
    this._checkIndex(index)
    let prev = this._find(this.initNode, index, 0)
    let node = prev.next
    prev.next = node.next
    node.next = null
    this.size--
    return node
  }
  getNode (index) {
      this._checkIndex(index)
      if (this.isEmpty()) return
    //   查找上一个节点的next等价于当前节点
      return this._find(this.initNode,index,0).next
  }
  isEmpty () {
    return this.size === 0
  }
  getSize () {
    return this.size
  }
}

反转链表

// 算法原理
// 1. 递归遍历链表
// 2. 遍历的过程中反转next指针

// 算法流程
// 1. 创建两个变量，一个是未反转的链表指针，另一个是反转后的链表
// 2. 递归遍历未反转的链表
// 3. 修改next指针，并且当前链表指针向前继续遍历，直到next等于null

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val) {
 *     this.val = val;
 *     this.next = null;
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var reverseList = function(head) {
    let cur = head  
    let prev = null
    while (cur) {
        const temp = cur.next
        cur.next = prev
        prev = cur
        cur = temp
    }
    return prev
};

在这里插入图片描述
环形链表

环形链表/双向链表
环形链表/双向链表2
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