摘要：本系列所有文章第一篇文章學習數據結構與算法之棧與隊列第二篇文章學習數據結構與算法之鏈表第三篇文章學習數據結構與算法之集合第四篇文章學習數據結構與算法之字典和散列表第五篇文章學習數據結構與算法之二叉搜索樹簡單介紹鏈表鏈表一種常見的數據結構，可

本系列所有文章：
第一篇文章：學習數據結構與算法之棧與隊列
第二篇文章：學習數據結構與算法之鏈表
第三篇文章：學習數據結構與算法之集合
第四篇文章：學習數據結構與算法之字典和散列表
第五篇文章：學習數據結構與算法之二叉搜索樹

鏈表一種常見的數據結構，可以存儲有序的元素集合。不同于數組，鏈表中元素在內存中不是連續放置，同時每一個鏈表元素中除了本身的節點還保存了指向下一個元素的引用，這些特點使得鏈表元素在動態增加和刪除時不必移動其他元素，但是訪問鏈表元素時必須從起點開始迭代列表直到找到目標元素。

下面是兩種鏈表的JavaScript實現：

下圖就是一個典型的單向鏈表，這里注意：一般鏈表中的第一個元素會有一個head指針指向它，這也是我們操作鏈表必不可少的一環。

（圖片來源谷歌，侵刪）

與之前實現棧和隊列一樣，這里先聲明一個構造函數：

function LinkedList () {
  var Node = function (element) {
    this.element = element
    // 保存指向下個元素的引用，默認為null
    this.next = null
  }
  
  // 鏈表長度
  var length = 0
  // head保存指向第一個元素的引用
  var head = null
}

鏈表需要實現以下方法：

append(element)：向鏈表尾部添加元素

insert(position, element)：向鏈表特定位置插入元素

removeAt(position)：從鏈表特定位置移除一項

remove(element)：在鏈表中移除某元素

indexOf(element)：返回元素在鏈表中的索引，若不存在則返回-1

isEmpty()：如果鏈表不包含任何元素就返回true，否則為false

size()：返回鏈表長度

toString()：返回元素的值轉成字符串

類似數組的push方法，但是只能添加一個元素。實現方法的時候分兩種情況考慮：1. 鏈表為空時添加第一個元素；2. 鏈表不為空時在尾部添加元素

this.append = function (element) {

  var node = new Node(element),
      current

  if (head === null) { // 當鏈表為空時
    // 將head指向新增的元素
    head = node
  } else { // 鏈表不為空
    // 使用一個current變量從head開始迭代鏈表
    current = head

    // 迭代鏈表，直到找到最后一項
    while (current.next) {
      current = current.next
    }

    // 找到最后一項，將其next賦為node，建立鏈接
    current.next = node
  }

  // 更新列表長度
  length++
}

在鏈表中特定位置移除元素，實現時也需要考慮兩種情況：1. 移除第一個元素；2. 移除其他元素（包括最后一個）

this.removeAt = function (position) {
  // 判斷位置是否越界
  if (position > -1 && position < length) {
    var current = head,
        previous,
        index = 0

    // 如果刪除了第一個元素，把head指向下一個元素就行了
    if (position === 0) {
      head = current.next
    } else {
      // 根據輸入的位置查找要刪除的元素
      while (index++ < position) {
        previous = current
        current = current.next
      }
      // 將上一個元素的next指向current的下一項，跳過current，實現移除current
      previous.next = current.next
    }

    // 更新列表長度
    length--

    // 返回刪除的元素
    return current.element
  } else {
    return null
  }
}

與removeAt類似的實現，大家可以先不看源碼，自己按著removeAt的思路實現一遍

this.insert = function (position, element) {
  // 檢查位置是否越界
  if (position >= 0 && position <= length) {
    var node = new Node(element),
        index = 0,
        previous,
        current = head

    // 在第一個位置添加
    if (position === 0) {

      node.next = current
      head = node

    } else {
      while (index++ < position) {
        previous = current
        current = current.next
      }

      node.next = current
      previous.next = node
    }

    // 更新列表長度
    length++

    return true
} else {
  return false
}
}

根據元素查找在鏈表中的位置，沒找到就返回-1

this.indexOf = function (element) {
  var current = head,
      index = 0

  while (current) {
    if (element === current.element) {
      return index
    }
    index++
    current = current.next
  }

  return -1
}

// 返回所有元素的值轉成字符串
this.toString = function () {
  var current = head,
      string = ""

  while (current) {
    string += current.element
    current = current.next
  }

  return string
}

// 移除特定元素
this.remove = function (element) {
  var index = this.indexOf(element)
  return this.removeAt(index)
}

// 判斷鏈表是否為空
this.isEmpty = function () {
  return length === 0
}

// 返回鏈表長度
this.size = function () {
  return length
}

// 返回第一個元素
this.getHead = function () {
  return head
}

以上是單向鏈表的實現，有興趣的可以下載源碼來看：

單向鏈表的實現-源代碼

雙向鏈表和單向鏈表的區別就是每一個元素是雙向的，一個元素中包含兩個引用：一個指向前一個元素；一個指向下一個元素。除此之外，雙向鏈表還有一個指向最后一個元素的tail指針，這使得雙向鏈表可以從頭尾兩個方向迭代鏈表，因此更加靈活。如下圖：

(圖片來源谷歌搜索，侵刪)

同單向鏈表一樣，先聲明一個構造函數

function DoubleLinkedList () {
  var Node = function (element) {
    this.element = element
    this.prev = null // 新增了一個指向前一個元素的引用
    this.next = null
  }

  var length = 0
  var head = null
  var tail = null //新增了tail指向最后一個元素
}

雙向鏈表需要有以下方法：

append(element)：向鏈表尾部添加元素

insert(position, element)：向鏈表特定位置插入元素

removeAt(position)：從鏈表特定位置移除一項

showHead()：獲取雙向鏈表的頭部

showLength()：獲取雙向鏈表長度

showTail()：獲取雙向鏈表尾部

同單向鏈表類似，只不過情況更復雜了，你不僅需要額外考慮在第一個元素的位置插入新元素，還要考慮在最后一個元素之后插入新元素的情況。此外如果在第一個元素插入時，鏈表為空的情況也需要考慮。

this.insert = function (position, element) {
  // 檢查是否越界
  if (position >= 0 && position <= length) {
    var node = new Node(element),
        current = head,
        previous,
        index = 0

    if (position === 0) { // 第一個元素的位置插入
      // 如果鏈表為空
      if (!head) {
        head = node
        tail = node
      } else {
        node.next = current
        current.prev = node
        head = node
      }
    } else if (position === length) { // 在最后一個元素之后插入
      current = tail
      node.prev = current
      current.next = node
      tail = node
    } else { // 在中間插入
      while (index++ < position) {
        previous = current
        current = current.next
      }

      node.next = current
      previous.next = node

      current.prev = node
      node.prev = previous
    }

    length++

    return true
  } else {
    return false
  }
}

與insert類似，這里不多解釋直接貼代碼

this.removeAt = function (position) {
  // 檢查是否越界
  if (position > -1 && position < length) {
    var current = head,
        previous,
        index = 0

    if (position === 0) { // 第一個元素
      head = current.next
      // 如果只有一個元素
      if (length === 1) {
        tail = null
      } else {
        head.prev = null
      }
    } else if (position === length - 1) { // 最后一個元素
      current = tail
      tail = current.prev
      tail.next = null
    } else {
      while (index++ < position) {
        previous = current
        current = current.next
      }

      previous.next = current.next
      current.next.prev = previous
    }

    length--

    return current.element
  } else {
    return null
  }
}

和單向鏈表的一樣，只不過多了tail有一些不同

this.append = function (element) {
  var node = new Node(element),
      current = tail

  if (head === null) {
    head = node
    tail = node
  } else {
    node.prev = current
    current.next = node
    tail = node
  }

  length++
}

其他的代碼都很簡單，我就放上源代碼地址，大家自行查閱吧～

雙向鏈表的實現-源代碼

一開始寫的時候有點不習慣，但是實現了一兩個方法之后發現很多思路是類似的，于是舉一反三地寫出來，然后跟書上對比之后，發現還是有點差距的。

大家有興趣也動手去實踐一下再對比源碼，可以認識到自己有哪些地方不足。

鏈表暫時就這樣了，明天繼續攻克集合！