基础数据结构-链表

思维导图

1. 熟悉结构

首先我们要知道链表的结构以及每个节点的结构，这是我们手写链表的第一步，也是学习链表的第一步。我们知道，每个链表时这样表示的：

那每个节点结构是由数据域和指针域组成，数据域是存放数据的，而指针域存放下一结点的地址。

我们可以通过数据域访问到我们要的数据，而通过指针域访问到当前结点以后的结点，那么将这些结点串起来，就是一个链表。

那么用代码怎么来表示呢？
我们通常会用到函数，我们如果将一个函数抽象成一个结点，那么我们给函数添加两个属性，一个属性是存放数据的属性data，另一个属性是存放指向下一个结点的指针属性next。

你可能会问，如果我们有成千上万个结点，要定义成千上万个函数？有一个函数叫做构造函数，想必大家都听说过，声明一个构造函数就可以创造出成千上万个结点实例。

function Node(data){
    this.data = data;
    this.next = null;
}

还有一个方法就是使用类的概念，在JavaScript中，类的概念在ES6才出现，使用 Class 来声明一个类，我们可以为类添加两个属性，同上，一样可以创造出多个结点实例。

class Node{
    constructor(data){
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}

2. 理清思路

如果你把链表的结构搞得明明白白了，恭喜你，成功的进入第二关，但是你只超越了百分之20的人，继续加油。

既然链表的结构弄明白了，那么我们开始理思路，我们就先拿最简单的单链表开刀，我们要完成两个操作，插入数据和删除数据。

如果我想插入数据，你可能会问，往哪里插呢？有几种插入的方法？

开始想，插入到单链表的头部算一种。

然后插入到单链表的中间算一种。

插入到单链表尾部又算一种。

所有可能的情况就三种。那么删除呢？想必你也想到了，也一共三种，删除头部、删除中间部分、删除尾部。

3. 边界条件

边界条件是这五个步骤最容易犯错的一部分，因为通常考虑的不全面，导致了最后的面试未通过。如果想做好这一部分，也不难，跟着小鹿的方法走。

3.1 输入边界

首先我们先考虑用户输入的参数，比如传入一个链表，我们首先要判断链表是否为空，如果为空我们就不能让它执行下边的程序。再比如插入一个结点到指定结点的后边，那么你也要判断输入的结点是否为空，而且还要判断该结点是否存在该链表中。对于这些输入值的判断，小鹿给他同一起个名字叫做输入边界。

3.2 输入边界

特殊边界考虑到一些特殊情况，比如插入数据，我们插入数据一般考虑到插入尾部，但是突然面试官插入到头部，插入尾部的代码并不适用于插入到头部，所以呢需要考虑这种情况，删除节点也是同样思考。其实特殊边界最主要考虑到一些逻辑上的特殊情况，考察应聘者的考虑的是否全面。小鹿给他起个名字叫做特殊边界。

4. 手写代码

4.1 定义结点

class Node{
    constructor(data){
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}

4.2 定义结点

就以单链表中部添加数据为例子，分解成每个步骤，每个步骤对应代码如下：
1、保存临时地址（4结点的地址）,需要进行遍历查找到3结点，也就是下列代码的currentNode 结点。

//先查找该元素
let currentNode = this.findByValue(element);
// 保存 3 结点的下一结点地址（4 结点的地址）
let pre = currentNode.next

2、创建新结点，将新结点（5结点）的指针指向下一结点指针（4结点地址，已经在上一步骤保存下来了）

let newNode = new Node(value);
newNode.next = pre;

3、将3 的结点地址指向新结点（5结点）

currentNode.next = newNode;

以上步骤分析完毕，剩下的两个在头部插入和在尾部插入同样的分析方式。

4.3 删除节点

删除节点也分为三种，头部、中部、尾部，咱们就删除中间结点为例进行删除，我们详细看步骤操作。
我们先看删除的全部动画，然后再分步拆分。

断开3结点的指针（断开3结点相当于让2结点直接指向4结点）

let currentNode = this.head;
  // 用来记录 3 结点的前一结点
  let preNode = null;
  // 遍历查找 3 结点
  while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
         // 3 结点的前一结点
         preNode = currentNode;
         // 3 结点
         currentNode = currentNode.next;
}

让结点2的指针指向4结点，完成删除。

preNode.next = currentNode.next;

剩下的删除头结点和删除尾结点同样的步骤。
所有代码实现：

/**
 * 2019/11/14
 * 功能：单链表的插入、删除、查找
 * 【插入】：插入到指定元素后方
 * 1、查找该元素是否存在？
 * 2、没有找到返回 -1
 * 3、找到进行创建结点并插入链表。
 *
 * 【查找】：按值查找/按索引查找
 * 1、判断当前结点是否等于null，且是否等于给定值？
 * 2、判断是否可以找到该值？
 * 3、没有找到返回 -1；
 * 4、找到该值返回结点；
 *
 * 【删除】：按值删除
 * 1、判断是否找到该值？
 * 2、找到记录前结点，进行删除；
 * 3、找不到直接返回-1；
 */
//定义结点
class Node{
    constructor(data){
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}

//定义链表
class LinkList{
    constructor(){
        //初始化头结点
        this.head = new Node('head');
    }

    //根据 value 查找结点
    findByValue = (value) =>{
        let currentNode = this.head;
        while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
            currentNode = currentNode.next;
        }
        //判断该结点是否找到
        console.log(currentNode)
        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
    }

    //根据 index 查找结点
    findByIndex = (index) =>{
        let pos = 0;
        let currentNode = this.head;
        while(currentNode !== null && pos !== index){
            currentNode = currentNode.next;
            pos++;
        }
        //判断是否找到该索引
        console.log(currentNode)
        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
    }

    //插入元素(指定元素向后插入)
    insert = (value,element) =>{
        //先查找该元素
        let currentNode = this.findByValue(element);
        //如果没有找到
        if(currentNode == -1){
            console.log("未找到插入位置!")
            return;
        }
        let newNode = new Node(value);
        newNode.next = currentNode.next;
        currentNode.next = newNode;
    }

    //根据值删除结点
    delete = (value) =>{
        let currentNode = this.head;
        let preNode = null;
        while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
            preNode = currentNode;
            currentNode = currentNode.next;
        }
        if(currentNode == null) return -1;
        preNode.next = currentNode.next;
    }

     //遍历所有结点
    print = () =>{
        let currentNode = this.head
        //如果结点不为空
        while(currentNode !== null){
            console.log(currentNode.data)
            currentNode = currentNode.next;
        }
    }
}

//测试
const list = new LinkList()
list.insert('xiao','head');
list.insert('lu','xiao');
list.insert('ni','head');
list.insert('hellow','head');
list.print()
console.log('-------------删除元素------------')
list.delete('ni')
list.delete('xiao')
list.print()
console.log('-------------按值查找------------')
list.findByValue('lu')
console.log('-------------按索引查找------------')
list.print()

5. 测试用例

其实这里的测试用例主要用于判断我们写的程序到底对不对，我们一般都会输入一个自己认为的情况进行测试，这是错误的做法。程序最容易出错的还是边界情况考虑不全面导致的，所以，我们为了能够测试程序的全面性，所以我们要按照以下步骤进行全面性的测试。

5.1 普通测试
普通测试就是输入一个正常的值，比如单链表中插入数据。

5.2 特殊测试
特殊输入可以参照上边边界条件中的特殊边界进行测试，比如在头部插入数据，在尾部插入数据等特殊情况的测试。

5.3 输入测试
对于输入测试的内容参考上边边界条件中的输入边界，比如：输入一个空链表测试一下程序能否正常的运行。

6. 小结

做一个小结。今天的手写链表主要从五部分下手，从前到后依次为熟悉结构、理清思路、手写代码、测试用例。以后无论手写什么代码，有五步走。

通过总结链表的方法，不用刻意去背，只要把思路理清楚，边界条件考虑全面，就不用去背，重复的练习。今天的内容就到这里了，非常感谢。

参考：
https://mp.weixin.qq.com/s/hKjkITbCRcnZBafpjiwWJA

原文地址：https://www.cnblogs.com/wufeiboyuan/p/12012608.html

时间： 2024-10-21 02:31:55

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