数据结构-链表（LinkedList）
三五七言
不要让数据结构成为天花板
概念
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。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。
用途
更快的插入和删除，因为只需要操作插入删除位置相邻元素即可，如果在线性表中，操作中间位置的元素后，后续的元素位置都需要调整。javascript中的应用例如原型链。
基本属性
基本方法
insert(item, newitem)在item后面插入一个新元素newitem
插入一个元素，需要将item元素节点的next指向新元素，新元素的next指向item元素的后继元素。remove(pos)从队头删除一个元素
删除一个节点时，需要将其前驱节点的next指向其后继节点即可。find(element)查询值为element的节点位置findpre(element)查询值为element的节点的前一个节点display()显示整个链表
链表的基本特性实现一个LinkedList类
/**
* 基本属性
* element当前节点的值
* next下一个节点
* 基本方法
* insert(item, newitem)在item后面插入一个新元素newitem插入一个元素，需要将item元素节点的next指向新元素，新元素的next指向item元素的后继元素。
* remove(pos)从队头删除一个元素删除一个节点时，需要将其前驱节点的next指向其后继节点即可。
* find(element)查询值为element的节点位置
* findpre(element)查询值为element的节点的前一个节点
* display()显示整个链表
*/
class Node {
constructor(element) {
this.element = element
this.next = null
}
}
class LinkedList {
//定义头节点element属性为'head'，next也指向null
constructor() {
this.head = new Node('head')
}
/**
* 增加节点
* 在item节点之后增加newItem
*/
insert(item, newItem) {
let itemNode = this.find(item)
let newNode
if (itemNode !== null) {
newNode = new Node(newItem)
newNode.next = itemNode.next
itemNode.next = newNode
}
}
//删除元素
remove(item) {
let preNode = this.findPre(item)
if (preNode !== null) {
preNode.next = preNode.next.next
}
}
//查找item元素的位置
find(item) {
let node = this.head
while (node !== null && node.element !== item) {
node = node.next
}
return node
}
//是否为空表
isEmpty() {
return this.head.next === null
}
//寻找元素前一个节点
findPre(item) {
let node = this.head
let preNode = null
while (node !== null && node.element !== item) {
preNode = node
node = node.next
}
return preNode
}
//展示链表
display() {
let result = 'head'
let node = this.head.next
while (node !== null) {
result += '-->' + node.element
node = node.next
}
return result
}
}
module.exports = LinkedList
//测试插入方法
// let link = new LinkedList();
// link.insert('head',1);
// link.insert('head',2);
// link.insert(2,3);
// let fresult = link.display();
// console.log(fresult)
// // //测试删除方法
// link.remove(2);
// link.remove(3);
// let fresult2 = link.display();
// console.log(fresult2)
双向链表TwoWayLinkedList
特征：
每一个实例会记录前驱节点和后继节点，双向链表比单链表增加了反向遍历的能力，并且由于所查找节点的属性中包含了前驱和后继节点的信息，故插入节点和删除节点时使用同一个搜索方法即可
/**
*实现一个双向链表TwoWayLinkedList类。
*/
class Node {
constructor(element) {
this.element = element
this.next = null
this.pre = null
}
}
class TwoWayLinkedList {
constructor() {
this.head = new Node('head')
}
//是否为空表
isEmpty() {
return this.head.next === null
}
/**
* 增加节点
* 在item节点之后增加newItem
*/
insert(item, newItem) {
let itemNode = this.find(item)
let newNode
if (itemNode !== null) {
newNode = new Node(newItem)
newNode.next = itemNode.next
//暂时忽略尾节点null的处理
if (itemNode.next) {
itemNode.next.pre = newNode
}
itemNode.next = newNode
newNode.pre = itemNode
}
}
//查找item元素的位置
find(item) {
let node = this.head
while (node !== null && node.element !== item) {
node = node.next
}
return node
}
//删除元素
remove(item){
let itemNode = this.find(item);
if(itemNode !== null){
itemNode.pre.next = itemNode.next;
itemNode.next.pre = itemNode.pre;
}
}
//展示链表
display(){
let result ='head';
let node = this.head.next;
while(node !== null){
result += '-->' + node.element;
node = node.next;
}
return result;
}
}
module.exports = TwoWayLinkedList
//测试插入方法
let link = new TwoWayLinkedList();
link.insert('head',1);
link.insert('head',2);
link.insert('head',3);
let fresult = link.display();
console.log(fresult)
//测试删除方法
link.remove(2);
link.remove(3);
let fresult2 = link.display();
console.log(fresult2)
循环链表CircularLinkedList
特征：
循环链表的特点是尾节点的next指针指向了头节点
/**
*以LinkedList类为参考基准，实现一个循环链表CircularLinkedList类
循环链表的特点是尾节点的next指针指向了头节点
*
*/
//节点
class Node{
constructor(element){
this.element = element;
this.next = null;
}
}
//循环链表
class CircularLinkedList{
//定义头节点element属性为'head'，next也指向null
constructor(){
this.head = new Node('head');
this.head.next = this.head;
this.activeNode = null;
this.count = 0;
}
/**
* 增加节点
* 在item节点之后增加newItem
*/
insert(item, newItem){
let itemNode = this.find(item);
let newNode;
newNode = new Node(newItem);
newNode.next = itemNode.next;
itemNode.next = newNode;
this.count++;
}
//是否为空表
isEmpty(){
return this.head.next === this.head;
}
//查找item元素的位置
find(item){
let node = this.head;
while(node.element !== item){
node = node.next;
}
return node;
}
//删除元素
remove(item){
let preNode = this.findPre(item);
if(preNode !== null){
preNode.next = preNode.next.next;
this.count--;
}
}
//寻找元素前一个节点
findPre(item){
let node = this.head;
let preNode = null;
while(node.element !== item){
preNode = node;
node = node.next;
}
return preNode;
}
//展示链表
display(){
let result ='head';
let node = this.head.next;
while(node.element !== 'head'){
result += '-->' + node.element;
node = node.next;
}
return result;
}
//设置激活节点
setActive(item){
let itemNode = this.find(item);
if (itemNode !== null && itemNode !== this.head) {
this.activeNode = itemNode;
} else {
return '节点不存在';
}
}
//测试循环指向
testCircle(){
let result ='head';
let times = 1;
let node = this.head.next;
while(times < 3){
result += '-->' + node.element;
node = node.next;
if (node.element === 'head') {
times += 1;
}
}
return result;
}
}
module.exports = CircularLinkedList;
//测试插入方法
/*let link = new CircularLinkedList();
link.insert('head',1);
link.insert('head',2);
link.insert('head',3);
//let fresult = link.display();
let fresult = link.testCircle();
console.log(fresult)
//测试删除方法
link.remove(2);
link.remove(3);
//let fresult2 = link.display();
let fresult2 = link.testCircle();
console.log(fresult2)
*/
算法题练习
传说在公元1世纪犹太战争中，犹太历史学家弗拉维奥·约瑟夫斯和他的40个同胞被罗马士兵包围，犹太士兵决定宁可自杀也不做俘虏，于是商量出一个自杀方案。他们围成一个圈，从一个人开始，数到第三个人事将第三个人杀死，然后再数，直到杀光所有人，约瑟夫和另一个人决定不参加这个疯狂的游戏，他们快速地计算出两个位置，站在那里得以幸存。写一段将n个人围成一圈，并且第m个人会被杀掉，计算一圈中哪两个人最后会存活，使用循环链表解决该问题。
/**
* 传说在公元1世纪犹太战争中，犹太历史学家弗拉维奥·约瑟夫斯和他的40个同胞被罗马士兵包围，犹太士兵决定宁可自杀也不做俘虏，于是商量出一个自杀方案。他们围成一个圈，从一个人开始，数到第三个人事将第三个人杀死，然后再数，直到杀光所有人，约瑟夫和另一个人决定不参加这个疯狂的游戏，他们快速地计算出两个位置，站在那里得以幸存。写一段将n个人围成一圈，并且第m个人会被杀掉，计算一圈中哪两个人最后会存货，使用循环链表解决该问题
*/
const CircularLinkedList = require('./circularlinkedList');
let link = new CircularLinkedList();
//装入1-40个号码
init();
//开始报数
start();
//初始化
function init() {
for(let i = 40;i; i--){
link.insert('head',i);
}
}
function start() {
//设置1号节点为激活
link.setActive(1);
let index = 1;
while(link.count > 2){
if(index % 3 === 0){
link.remove(link.activeNode.element);
console.log('自杀士兵编号：',link.activeNode.element);
console.log('当前队列:',link.display());
}
link.activeNode = link.activeNode.next === link.head ? link.head.next : link.activeNode.next;
index++;
}
}