js資料結構與演算法--雙向連結串列的實現
雙向連結串列也叫雙鏈表,是連結串列的一種,它的每個資料節點中都有兩個指標,分別指向直接後繼和直接前驅。所以,雙向連結串列中的任意一個節點開始,都可以很方便的訪問它的前驅節點和後繼節點。
雙向連結串列的實現
linkednode.js ,裡面使用了類的繼承extends,使用了super函式。
/** * 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 } } export class DoublyNode extends Node { constructor(element, next = null, prev = null) { super(element, next) this.prev = prev } }
doublyLinkedList.js 雙向連結串列類,實現了各個功能,功能說明,都在程式碼註釋中
import { DoublyNode } from './linkednode' /** * 雙向連結串列類 */ export class DoublyLinkedList { constructor() { /** * 連結串列長度 */ this.length = 0 /** * 頭指標 */ this.head = null /** * 尾指標 */ this.tail = null } /** * 在連結串列末尾新增元素 * @param {*} element 需要插入的元素 */ append(element) { let node = new DoublyNode(element) if (!this.head) { this.head = node this.tail = node } else { this.tail.next = node node.prev = this.tail this.tail = node } this.length++ return true } /** * 在任意位置插入元素 * @param {Int32Array} position 指定位子 * @param {*} element 需要插入的元素 */ insert(position, element) { // 檢查越界值 if (position >= 0 && position <= this.length) { // 例項化一個雙向連結串列的節點 let node = new DoublyNode(element) // 賦初始值 let current = this.head let previous let index = 0 // 位置索引 if (position === 0) { // 在第一個位子新增 if (!this.head) { // 連結串列無資料的時候,將head和tail都指向新元素 this.head = node this.tail = node } else { // 連結串列有資料的時候, head node current node.next = current current.prev = node this.head = node } } else if (position === this.length) { // 新增到最後一項 current node current = this.tail current.next = node node.prev = current this.tail = node } else { // 在列表中間位置新增 // 新連結串列的節點原型是: previous <---> node <---> current while (index++ < position) { // 位置索引遞增到指定點之前,找出前後兩個節點 previous = current // 當前節點設定為新連結串列中要插入的節點的前一個元素。 current = current.next // 當前節點之後的元素設定為新連結串列中要插入的節點的當前元素 } node.next = current previous.next = node current.prev = node node.prev = previous } this.length++ // 更新列表的長度 return true } else { return false } } /** * 在任意位置插入元素 * 在連結串列頭,在連結串列尾,在連結串列前半段,在連結串列後半段 * @param {Int32Array} position 指定位置 * @param {*} element 需要插入的元素 */ insert_up(position, element) { let node = new DoublyNode(element) let previous let current = this.head if (position > -1 && position <= this.length) { if (position === 0) { if (!this.head) { this.head = node this.tail = node } else { node.next = current current.prev = node this.head = node } } else if (position === this.length) { current = this.tail current.next = node node.prev = current this.tail = node } else if (position < this.length / 2) { // 目標在連結串列前半段 let index = 0 // 0 1 2 [] 3 4 5 while (index++ < position) { previous = current current = current.next } previous.next = node node.next = current node.prev = previous current.prev = node } else { // 目標在連結串列的後半段 // 0 1 2 3 4 | 5 6 [] 7 8 9 let index = this.length current = this.tail while (index-- > position) { previous = current.prev current = current } previous.next = node node.next = current node.prev = previous current.prev = node } this.length++ return true } else { // 如果超出範圍,直接新增到連結串列末尾 let current = this.tail current.next = node node.prev = current this.tail = node this.length++ return true } } /** * 從任意位置移除元素,返回移除的元素 * 從頭部,從尾部,從連結串列的前半段,從連結串列的後半段 * @param {*} position 位置索引 */ removeAt(position) { let current = this.head // 當前項 let previous // 前一項 let index = 0 // 索引 // 越界檢查 if (position > -1 && position < this.length) { if (position === 0) { // 第一項 this.head = current.next // 如果是最後一項要刪除,將tail置為null,此時head也為null // 如果非最後一項,則將this.head.prev置為null if (this.length === 1) { // 只有一項的情況,更新tail this.tail = null } else { this.head.prev = null // 將首項的prev置空 或者 current.next.prev = null } } else if (position === this.length - 1) { // 最後一項 current = this.tail previous = current.prev this.tail = previous this.tail.next = null } else if (position <= this.length / 2) { // 索引在連結串列前半段,分開計算,提升效能 while (index++ < position) { previous = current current = current.next } // 將previous與current下一項連起來---跳過current previous.next = current.next current.next.prev = previous } else { // 索引在連結串列後半段 index = this.length - 1 current = this.tail while (index-- > position) { previous = current current = current.prev } // 將previous與current的上一項連起來--跳過current previous.prev = current.prev current.prev.next = previous } this.length-- return current.element } else { // 超出連結串列安全長度,連結串列有資料,則刪除末尾元素 if (typeof position === 'number' && this.length > 0) { let current = this.tail this.tail = current.prev this.tail.next = null this.length-- return current.element } else { return 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 */ getHead() { return this.head } /** * 獲取連結串列的尾節點 */ getTail() { return this.tail } /** * 輸出元素的值 */ toString() { let current = this.head let string = 'null' while (current) { string += "<--->" + current.element + (current.next ? '' : '<--->null') current = current.next } return string } }
思考
雙向連結串列與單項鍊表的比較:
雙向連結串列可以雙向遍歷。從頭到尾,或者從尾到頭
雙向連結串列可以訪問一個特定節點的下一個或者前一個元素,而單鏈表只能訪問下一個元素。
雙向連結串列記憶體佔用比單鏈表的多
連結串列還有一個雙向迴圈連結串列,在需要用到的時候,考慮它們各自的不同,選擇合適的連結串列來操作。
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