連結串列是動態的資料結構，它的每個元素由一個儲存元素本身的節點和一個指向下一個元素的引用（也稱指標或連結）組成。

現實中，有一些連結串列的例子。

第一個就是尋寶的遊戲。你有一條線索，這條線索是指向尋找下一條線索的地點的指標。你順著這條連結去下一個地點，得到另一條指向下一處的線索。得到列表中間的線索的唯一辦法，就是從起點（第一條線索）順著列表尋找。

第二個例子是火車。一列火車是由一些車廂組成的。每節車廂都是相互連線。你很容易分離一節車皮，改變它的位置，新增或移除它。每節車廂都是列表的元素，車廂間的連線就是指標。

連結串列的實現

連結串列有多種不同的型別，單鏈表，雙向連結串列，迴圈連結串列等。

我們先實現單鏈表。單鏈表是一種鏈式存取的資料結構。

linkednode.js檔案，裡面包含了連結串列中節點的項

/**

 * 連結串列節點，連結串列中的項，連結串列中的節點

 */

export class Node {

  constructor(element, next = null) {

    this.element = element // 連結串列中節點的值

    this.next = next // 指向列表中下一個節點項的指標

  }

}

linkedlist.js檔案，連結串列各種方法的實現

import { Node } from './linkednode'



/**

 * 連結串列類

 */

export default class LinkedList {

  constructor() {

    this.length = 0 // 儲存連結串列中列表項的數量

    this.head = null // 儲存連結串列中第一個節點的引用

  }



  /**

   * 向列表尾部新增一個新的項

   * @param {*} element 需要新增至連結串列中的節點項

   */

  append(element) {

    let node = new Node(element) // 將新項建立為符合連結串列結構的列表項

    if (this.head === null) {

      // 連結串列中的元素為空

      this.head = node

    } else {

      let current = this.head // 將第一個節點的引用賦值給當前項

      // 迴圈列表，直到找到最後一項

      while (current.next) {

        current = current.next

      }

      // 找到最後一項，將其next賦為node，建立連結

      current.next = node

    }

    this.length++ // 更新連結串列的長度

  }



  /**

   * 向列表的特定位置插入一個新的項

   * @param {*} position 插入連結串列中的位置

   * @param {*} element 需要新增的節點

   */

  insert(position, element) {

    let node = new Node(element)

    // 檢查越界

    if (position > -1 && position <= this.length) {

      let current = this.head

      let previous

      let index = 0



      // 在第一個位子新增

      if (position === 0) {

        node.next = current

        this.head = node

      } else {

        // 需要找到特定的位子，將想要插入的元素放在previous節點和current節點之間

        while (index++ < position) {

          // previous 將是對想要插入新元素的位置之前一個元素的引用

          previous = current

          // current 對想要插入新元素的位置之後一個元素的引用

          current = current.next

        }

        node.next = current

        previous.next = node

      }

      this.length++

      return true

    } else {

      return false

    }

  }

  /**

   * 移除指定位置的節點元素,並返回移除的項

   * 如果超出了連結串列的範圍，則返回null

   * @param {Int32Array} position 連結串列中的位置

   */

  removeAt(position) {

    // 檢查越界

    if (position > -1 && position < this.length) {

      let current = this.head

      let previous // 先前一個節點

      let index = 0 // 當前節點的位子



      // 移除第一項

      if (position === 0) {

        this.head = current.next

      } else {

        while (index++ < position) {

          previous = current

          current = current.next

        }

        // 將previous 與 current 的下一項鍊接起來：跳過current，從而移除它

        // 當前元素會丟棄在計算機記憶體中，等待GC清除

        previous.next = current.next

      }

      this.length-- // 連結串列元素數量減1

      return current.element // 返回移除的項

    } else {

      return null // 如果超出了連結串列的範圍，則返回null

    }

  }



  /**

   * 從列表中移除一項

   * 先找出元素的索引項，再根據索引移除元素

   * @param {*} element 列表中的元素

   */

  remove(element) {

    let index = this.indexOf(element)

    return this.removeAt(index)

  }



  /**

   * 返回元素在列表中的索引。如果列表中沒有該元素則返回-1

   * @param {*} element 元素

   */

  indexOf(element) {

    let current = this.head

    let index = 0 // 計算位置數

    while (current) {

      if (element === current.element) {

        return index

      }

      index++

      current = current.next

    }

    return -1

  }



  /**

   * 判斷是否為空連結串列

   * 空連結串列返回true，非空(連結串列長度大於0)返回false

   */

  isEmpty() {

    return this.size() === 0

  }



  /**

   * 返回連結串列包含的元素個數。與陣列的length屬性類似

   */

  size() {

    return this.length

  }



  /**

   * 獲取連結串列的表頭節點

   * head變數是LinkedList類的私有變數。

   * 但是，我們需要實現在類的外部迴圈訪問列表。

   * 此時，就需要提供獲取類的第一個元素的方法

   */

  getHead() {

    return this.head

  }



  /**

   * 由於列表項使用了Node類，需要重寫toString方法，讓其只輸出元素的值。

   */

  toString() {

    let current = this.head

    let string = ''

    while (current) {

      string += current.element + (current.next ? '-->' : '')

      current = current.next

    }

    return string

  }

}
 

連結串列的應用思考

我們先比較下JavaScript中連結串列與陣列的區別：

1. 連結串列中的元素是不連續的，而陣列中的元素是連續的。

2. 連結串列新增或移除元素的時候不需要移動其他元素，而陣列需要。

3. 連結串列需要指標，而陣列不需要。

4. 連結串列需要從表頭開始迭代列表直到找到所需要的元素。陣列則可以直接訪問任何位置的任何元素。

5. 兩者都具有動態性。關於陣列動態性。陣列在js中是一個可以修改的物件，新增移除元素，它會動態的變化，但是成本很高，需要移動元素。在大多數語言中（比如C和Java），陣列的大小是固定的，想新增元素就要建立一個全新的陣列，不能簡單地往其中新增所需的元素。

要儲存多個元素，陣列可能是最常用的資料結構。但是，如果要儲存資料，並且會有移除或者新增大量資料時候，連結串列比陣列更實用。