定場詩

傷情最是晚涼天，憔悴廝人不堪言；
邀酒摧腸三杯醉.尋香驚夢五更寒。
釵頭鳳斜卿有淚，荼蘼花了我無緣；
小樓寂寞新雨月.也難如鉤也難圓。

前言

本章為重讀《學習JavaScript資料結構與演算法》的系列文章，該章節主要講述資料結構-連結串列，以及實現連結串列的過程和原理。

連結串列

連結串列，為什麼要有這種資料結構呢？當然，事出必有因！

陣列-最常用、最方便的資料結構，But，當我們從陣列的起點或中間插入或移動項的成本很高，因為我們需要移動陣列元素。

連結串列，是儲存有序的元素集合。連結串列中的元素在記憶體中並不是連續放置的，每個元素由一個儲存自身的元素節點和一個指向下一個元素的引用(指標或連結)組成。

這個是重點，注意，圈起來，面試肯定考！

實現連結串列

我們要實現連結串列的結構以及對應的方法，大致為：元素插入、移除、獲取連結串列長度、查詢元素、是否為空等等...更詳細可看程式碼實現邏輯。

資料結構越來越複雜嘍...注意領會精神...

/**
 * Node 節點類，用於生成自身節點與下一個元素的引用
 */
class Node {
  constructor(element) {
    this.element = element
    this.next = undefined
  }
}

/**
 * defaultEquals() 用於比較兩個非物件類的值是否相等
 */
function defaultEquals (a, b) {
  return a === b
}

/**
 * LinkedList 連結串列
 * 特點：連結串列儲存有序的元素集合，但元素在記憶體中並不連續存放。每個元素有一個儲存元素本身的節點和一個指向下一個元素的引用
 */
class LinkedList {
  constructor (equalsFn = defaultEquals) {
    // 連結串列長度
    this.count = 0
    // 第一個元素引用
    this.head = undefined
    // 用於比較元素是否相等，預設為defaultEquals，允許傳入自定義的函式來比較兩個物件是否相等。
    this.equalsFn = equalsFn
  }
}
 

注意：equalsFn引數，在比較物件類元素時，需要傳遞自定義方法來比較兩個物件的的值是否相等。

push()

向連結串列的尾部新增元素

/**
 * push() 新增元素到連結串列
 * @param {*} element 待新增的元素
 */
push (element) {
  let node = new Node(element)
  let current
  // 判斷連結串列是否為空
  if (this.head == null) {
    this.head = node
  } else {
    // 查詢最後的元素 - 特點 current.next == null
    current = this.head
    while (current.next != null) {
      current = current.next
    }
    // 將最後元素的下一個元素引用指向node
    current.next = node
  }
  this.count++
} 
 

getElementAt()

獲取指定索引位置的元素

/**
 * getElementAt() 返回索引位置元素
 * @param {Number} index 索引位置
 * @returns {*} node
 */
getElementAt (index) {
  // 判斷索引是否有效
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return undefined
  }
  let node = this.head
  for (let i = 0; i < index && node != null; i++) {
    node = node.next
  }
  return node
}

insert()

在任意索引位置插入元素

/**
 * insert() 在任意位置插入元素
 * @param {*} element 待插入的元素
 * @param {Number} index 指定的索引位置
 * @returns {Boolean}
 */
insert (element, index) {
  // 判斷是否為合法index
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return false
  }
  // 例項化節點
  let node = new Node(element)
  // 插入-第一個位置
  if (index === 0) {
    let current = this.head
    node.next = current
    this.head = node
  } else {
    // 查詢到指定索引位置的前一個元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    let current = previous.next

    // 將上一個元素的next引用指向當前新新增的node，將node的next引用指向current，則完成插入
    previous.next = node
    node.next = current
  }
  // 連結串列長度+1
  this.count++
  return true
}

removeAt()

移除指定索引位置的元素

實現邏輯：判斷是否為連結串列第一項，若為第一項，則將this.head指向第二個元素即可；如果不是第一項，則獲取索引index位置的上一位置索引元素previous，以及下一位置索引元素current.next，將previous.next指向current.next即可

/**
 * removeAt() 移除指定位置的元素
 * @param {Number} index
 * @returns {*} element 移除的元素
 */
removeAt (index) {
  // 判斷是否是合法索引
  if (index < 0 || index > this.count) {
    return undefined
  }

  let current = this.head

  // 考慮是否是連結串列第一項
  if (index === 0) {
    this.head = current.next
  } else {
    // 方法一、 使用for迴圈迭代獲取指定索引位置的元素
    // 用於獲取上一位置元素
    // let previous
    // for (let i = 0; i < index; i++) {
    //   previous = current
    //   current = current.next
    // }
    // // 跳過當前元素，將上一個元素的next指向下一個元素
    // previous.next = current.next

    // 方法二、藉助getElementAt()方法
    // 查詢該索引位置的上一個元素
    let previous = this.getElementAt(index - 1)
    // 跳過中間元素，將上一個元素的next指向下一個元素
    current = previous.next
    previous.next = current.next
  }
  this.count--
  return current.element
}

indexOf()

查詢元素的索引位置

實現邏輯：迭代元素，比較每一個元素與目標元素是否相等；特別需要注意的是，物件類的值請傳入自定義的方法進行比較是否相等s

/**
 * indexOf() 查詢元素的索引位置
 * @param {*} element 待查詢的元素
 * @returns {Number} index 索引位置，不存在則返回-1
 */
indexOf (element) {
  let current = this.head
  for (let i = 0; i < this.count && current != null; i++) {
    // 判斷兩個元素是否相同
    if (this.equalsFn(element, current.element)) {
      return i
    }
    current = current.next
  }
  return - 1
}

remove()

移除指定的元素

/**
 * remove() 移除元素
 * @param {*} element 待移除的元素
 * @returns {*} element 移除的元素
 */
remove (element) {
  // 獲取索引位置
  let index = this.indexOf(element)
  // 移除指定索引位置的元素
  return this.removeAt(index)
}

size()

獲取連結串列長度

/**
 * size() 返回連結串列長度
 * @returns {Number} 連結串列長度
 */
size () {
  return this.count
}

isEmpty()

判斷連結串列是否為空

/**
 * isEmpty() 判斷連結串列是否為空
 * @returns {Boolean}
 */
isEmpty () {
  return this.count === 0
}

getHead()

獲取連結串列首位元素

/**
 * getHead() 獲取連結串列首位元素
 * @returns {*}
 */
getHead () {
  if (this.head != null) {
    return this.head.element
  }
  return undefined
}

clear()

清空連結串列

/**
 * clear() 清空連結串列
 */
clear () {
  this.count = 0
  this.head = undefined
}

toString()

連結串列字串處理

/**
 * toString() 連結串列字串化展示
 * @returns {String}
 */
toString () {
  // 判斷是否為空
  if (this.isEmpty()) {
    return ''
  }
  let objStr = `${this.head.element}`
  let current = this.head.next
  for (let i = 1; i < this.count; i++) {
    objStr = `${objStr},${current.element}`
    current = current.next
  }
  return objStr
}

使用連結串列

let linkedList = new LinkedList()

console.log(linkedList.isEmpty()) // true

// push 尾部壓入元素
linkedList.push(15)
linkedList.push(20)
/*
  LinkedList {
    count: 2,
    head: Node {
      element: 15,
      next: Node {
        element: 20,
        next: undefined
      }
    },
    equalsFn: [Function: defaultEquals]
  }
*/
console.log(linkedList)

console.log(linkedList.isEmpty()) // false

// getElementAt() 指定索引位置的元素
let node = linkedList.getElementAt(1)
console.log(node)

// insert() 任意索引位置插入元素
linkedList.insert(22, 1)
linkedList.insert(33, 1)
console.log(linkedList.toString()) // 15,33,22,20

// removeAt() 移除指定索引位置的元素
console.log(linkedList.removeAt(1)) // 33

// remove() 移除元素
console.log(linkedList.remove(15)) // 15

console.log(linkedList.toString()) // 22,20

console.log(linkedList.getHead()) // 22

console.log(linkedList.size()) // 2
console.log(linkedList.toString()) // 22,20

console.log(linkedList.isEmpty()) // false

linkedList.clear()
console.log(linkedList.isEmpty()) // true

再次強調下：如果連結串列中儲存的是物件型別值，請務必傳入指定的比較函式equalsFn自行進行比較，You should know why!

後記

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