第一節 如何用Go實現單鏈表

摘要： 一、概念介紹 下面這副圖是我們單鏈表運煤車隊。 每節運煤車就是單鏈表裡的元素，每節車廂裡的煤炭就是元素中儲存的資料。前後車通過鎖鏈相連，作為單鏈表運煤車，從1號車廂開始，每節車廂都知道後面拉著哪一節車廂，卻不知道前面是哪節車廂拉的自己。第一節車廂沒有任何車廂拉它，...

一、概念介紹

每節運煤車就是單鏈表裡的元素，每節車廂裡的煤炭就是元素中儲存的資料。前後車通過鎖鏈相連，作為單鏈表運煤車，從1號車廂開始，每節車廂都知道後面拉著哪一節車廂，卻不知道前面是哪節車廂拉的自己。第一節車廂沒有任何車廂拉它，我們就叫它車頭，第五節車廂後面拉其他車廂，我們稱為車尾。

作為單鏈表它最大的特點就是能隨意增加車隊的長度，也能隨意減少車隊的長度。這是比陣列公交車最大的優點。

二、Go語言實現講解

type Node struct {
data Object
next *Node
}

對於車廂來說，除了放煤炭外，還能放瓜果、衣物、飯菜等等，所以這裡data的型別必須通用，當然Go裡是沒有Java裡的Object型別的，所以我們就自己定義了一個。

type Object interface{}

type List struct {
size uint64 // 車輛數量
head *Node// 車頭
tail *Node// 車尾
}

3、方法

（1）初始化

第一步就是組裝單鏈表車隊，這就是初始化。不過開始的時候車隊是個空殼，一個車廂沒有。

func (list *List) Init() {
(*list).size = 0// 此時連結串列是空的
(*list).head = nil// 沒有車頭
(*list).tail = nil// 沒有車尾
}

（2）新增元素

當前的單鏈表是空的，所以我們要向裡面新增元素。

func (list *List) Append(node *Node) {
(*list).head = node // 這是單鏈表的第一個元素，也是連結串列的頭部
(*list).tail = node // 同時是單鏈表的尾部
(*list).size = 1// 單鏈表有了第一個元素
}

現在單鏈表有了第一個元素，我還想再新增一個元素，當然是新增到單鏈表尾部。

func (list *List) Append(node *Node) {
if (*list).size == 0 { // 無元素的時候新增
(*list).head = node // 這是單鏈表的第一個元素，也是連結串列的頭部 
(*list).tail = node // 同時是單鏈表的尾部
(*list).size = 1// 單鏈表有了第一個元素
} else { // 有元素了再新增
oldTail := (*list).tail
(*oldTail).next = node// node放到尾部元素後面
(*list).tail = node// node成為新的尾部
(*list).size++// 元素數量增加
}
}

分析上面的程式碼存在3處疑點，元芳你怎麼看？屬下認為

第一，node如果為空，則新增無任何意義；

第二，程式碼中存在重複的地方；

這第三麼，卑職如何才能知道新增結果？

下面大衛哥順著元芳的思路改進下程式碼。

func (list *List) Append(node *Node) bool {
if node == nil {
return false
}

(*node).next = nil
// 將新元素放入單鏈表中
if (*list).size == 0 { 
(*list).head = node
} else { 
oldTail := (*list).tail
(*oldTail).next = node
}

// 調整尾部位置，及連結串列元素數量
(*list).tail = node // node成為新的尾部
(*list).size++// 元素數量增加

return true
}

（3）插入元素

一天領導讓大衛哥把他小舅子安排到第一個，於是大衛哥為了拍好領導馬屁。絞盡腦汁弄了一個方法。

func (list *List) Insert(node *Node) bool {
if node == nil {
return false
}
 
(*node).next = (*list).head// 領導小舅子排到之前第一名前面
(*list).head = node// 領導小舅子成為第一名
(*list).size++
return true
}

來託關係插隊的人越來越多，領導的關係戶不能動，只能插後面人的隊了。於是大衛哥又修改了程式碼，增加了位置引數。

func (list *List) Insert(i uint,node *Node) bool {
// 空的節點、索引超出範圍和空連結串列都無法做插入操作
if node == nil || i > (*list).size || (*list).size == 0 {
return false
}

if i == 0 { // 直接排第一，也就領導小舅子才可以
(*node).next = (*list).head
(*list).head = node
} else {
// 找到前一個元素
preItem := (*list).head
for j := 1 ; j < i; j++ { // 數前面i個元素
preItem = (*preItem).next
}
// 原來元素放到新元素後面,新元素放到前一個元素後面
(*node).next = (*preItem).next
(*preItem).next = preItem
}

(*list).size++ 

return true
}

（4）刪除元素

插隊的關係戶太多，影響了正常排隊的人，被人投訴，大衛哥只好想辦法刪除一些。

func (list *List) Remove(i uint, node *Node) bool {
if i >= (*list).size {
return false
}

if i == 0 { // 刪除頭部
node = (*list).head
(*list).head = (*node).next
if (*list).size == 1 { // 如果只有一個元素，那尾部也要調整
(*list).tail = nil
}
} else {
preItem := (*list).head
for j := 1; j < i; j++ {
preItem = (*preItem).next
}

node = (*preItem).next
(*preItem).next = (*node).next

if i == ((*list).size - 1) { // 若刪除的尾部，尾部指標需要調整
(*list).tail = preItem
}
}
(*list).size--
return true
}

（5）獲取

為了獲取某個位置的元素，我們需要一個方法。

func (list *List) Get(i uint) *Node {
if i >= (*list).size {
return nil
}

item := (*list).head
for j := 0; j < i ; j++ {// 從head數i個
item = (*item).next
}

return item
}

到這裡基本框架已經出來了，不過還有幾個介面還沒實現，作為課後作業。

三、小結

單鏈表就和列車類似，一個接著一個，所以本節從列車類比介紹了單鏈表的Go語言實現。在介面實現部分大衛哥以序號作為連結串列中每個節點的操作關鍵字。在實際應用中，我們往往以data中的某一個欄位作為操作關鍵字。所以這也衍生出連結串列的不同介面，大家可以參考大衛哥留的連結中的程式碼實現作為理解。同時有些實現將表頭獨立出來並不存放資料，這在一定程度上簡化了程式碼的實現。

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四、習題