单向链表的 js 实现

单向链表

链表是一种数据结构，有单向链表、双向链表和循环链表，单向链表事其中最简单的一种。它有一个 head 指针，整个链表有很多节点构成，而 head 会始终指向链表的头节点；每个节点由两个信息组成：节点数据和指向下一个节点的指针，最后一个节点的指针为 null 。

节点

单向链表是由一个个节点组成的数据结构类型，每个节点都包含该节点的数据和指向下一个节点的指针，构造一个节点很简单，只需要包含这两项内容就可以了，用 ES6 的写法可以这样描述一个节点：

/**
 * 单个链表节点
 */
class Node {
  constructor(val) {
    this.val = val;
    this.next = null;
  }
}

链表结构

一个链表除了由一个个节点之外，还包含一些属性，如：长度、head指针（用以指向链表的第一个节点），这里新建一个类作如下描述：

/**
 * 链表
 */
class LinkedList {
  constructor(val = null) {
    this.head = null; // 链表的head指针
    this.length = 0; // 链表的长度
    if (val) {
      this.head = new Node(val);
      this.length = 1;
    }
  }
}

这样这个链表结构就有了额外的长度、head指针信息，我们可以构造一个实例看看：

添加一些方法

一般链表都会包含一些操作方法，比如 append、remove...下面就来来添加这些操作函数。

append（在链表尾部添加一个节点）

这里的重点是如何找到链表尾部，这里使用循环整个链表，找到一个节点，它的 next 指向为空即可：

class LinkedList {
  ...
  append(val) {
    const node = new Node(val); // 创建节点
    if (this.head === null) { // 如果是个空列表
      this.head = node;
    } else {
      let current = this.head;
      while (current.next) { // 找到 next 指向为空的节点
        current = current.next;
      }
      current.next = node;
    }
    this.length += 1; // 整个链表的长度增加
  }
  ...
}

removeAt（删除指定位置的节点）

从一个链表删除某节点，只需要将该节点前一个的 next 指向替换为该节点的 next 指向即可，这样从整个链表来看就跳过了该节点，需要注意的是需要对用户的输入进行判断：

class LinkedList {
  ...
  removeAt(position) {
    if (position >= this.length || position < 0) { // 判断输入
      return null;
    }
    let current = this.head;
    if (position === 0) { // 删除头节点，只需改变 head 指针即可
      this.head = current.next;
    } else {
      let index = 0;
      let prev = null;
      while (index < position) {
        prev = current;
        current = current.next;
        index += 1;
      }
      prev.next = current.next; // 改变上一个节点的 next 指向
    }
    this.length -= 1; // 长度减少
    return current.val; // 返回删除节点的值
  }
  ...
}

insert（在指定位置插入节点）

跟前面的尾部插入不同，这里需要找到插入的位置，再执行插入操作：

class LinkedList {
  ...
  insert(position, val) {
    if (position >= this.length || position < 0) {
      return false;
    }
    const node = new Node(val);
    if (position === 0) { // 插入位置在头节点
      node.next = this.head;
      this.head = node;
    } else {
      let index = 0;
      let current = this.head;
      let prev = null;
      while (index < position) { // 遍历链表找到指定位置的节点，并记录下前一个节点和该位置原节点
        prev = current;
        current = current.next;
        index += 1;
      }
      node.next = current;
      prev.next = node;
    }
    this.length += 1;
    return true;
  }
  ...
}

这里可以看到关键的两步是：把插入位置的前一个节点的 next 指向待插入的节点；把待插入的节点的 next 指向原来在该位置上的节点。

indexOf（返回第一个指定值的节点的位置）

这个功能也比较简单，只需要从第一个节点开始遍历，直到找到值符合要求的节点位置即可，在这里加入了一个可以设置起始位置的功能，无非是多了一个判断：

class LinkedList {
  ...
  indexOf(val, start = 0) {
    if (start >= this.length) { // 判断起始位置是否合法
      return -1;
    }
    let index = 0;
    let current = this.head;
    while (index < this.length) {
      if (current.val === val && index >= start) {
        return index;
      }
      current = current.next;
      index += 1;
    }
    return -1;
  }
  ...
}

remove（移除第一个指定值的节点）

这个功能可以结合上面的 indexOf 和 removeAt 来完成：

class LinkedList {
  ...
  remove(val, start = 0) {
    const index = this.indexOf(val, start);
    return this.removeAt(index);
  }
  ...
}

size（返回链表长度）

class LinkedList {
  ...
  size() {
    return this.length;
  }
  ...
}

isEmpty（返回是否为空链表）

class LinkedList {
  ...
  isEmpty() {
    return !!this.length;
  }
  ...
}

添加了这些方法之后，就是一个完整的单向链表 js 实现了。