刷题前必学！链表！用JavaScript学数据结构与算法

🧑‍💻JavaScript数据结构与算法-HowieCong

务必要熟悉JavaScript使用再来学！

一、链表的基本形态

• 链表和数组都是有序的列表，都是线性结构（有且仅有一个前驱，有且仅有一个后续）；不同点在于，链表中，数据单位的名称叫做“结点”，而结点和结点的分布，在内存中都是离散的

1. 数组的“连续”

• 在内存中最为关键的一个特征，就是对应一段位于自身上界和下界之间的，一段连续的内存空间。元素与元素之间，紧密相连，如下：

2. 链表的“离散

• 链表的结点，允许散落在内存空间的各个角落里。内容为1->2->3->4->5的链表，它的内存形态可以散乱如下：

3. 区别

• 数组的元素是连续的，每个元素的内存地址可以根据其索引距离数组头部的距离来计算。对数组来说，每一个元素都可以通过数组的索引下标直接定位
• 链表的元素和元素之间似乎毫无内存上的可分，没有关联时，就创造关联！在链表中，每个结点的结构包括了两部分的内容：数据域和指针域。JS中的链表，是以嵌套对象的形式来实现的：

{
    // 数据源
    val: 1,
    // 指针域，指向下一个结点
    next:{
        val: 2,
        next:{
            val:3,
            next:...
        }
    }
}       

！！！数据域存储的是当前结点所存储的数据值，而指针域则代表下一个结点（后续结点）的引用。用next指针来记录后续结点的引用，每一个结点至少都能知道自己后面的数值是哪位了，原来的相互独立的结点之间从无关系都有关系了！！！主动才有故事啊

简化来就是如下这样：

要想访问链表的每一个元素，都得从起点结点开始，逐个访问next，一直访问到目标结点为止，为了保证起点结点是可抵达的，我们还会设定一个head指针来专门指向链表的开始位置：

二、链表结点的创建

• 创建链表结点，需要一个构造函数

function ListNode(val){
    this.val = val;
    this.next = null;
}

• 使用构造函数去创建结点时，传入val（数据域对应的值内容）、指定next（下一个链表结点）

const node = new ListNode(1)
node.next = new ListNode(2)

三、链表结点的添加

• 链表的结点间关系是通过next指针来维系的，因此，链表元素的添加和删除操作，本质上是在围绕next指针来做文章
• 直接在尾部添加相对比较简单方便，改变一个next指针就可以

• 如果在两个结点间插入一个结点？

  • 链表有时会有头结点，这时即便你是在链表头增加结点，其本质也是“在头结点和第一个结点之间插入一个新结点”。
  • 因此，任意两结点间插入一个新结点这种类型的增加操作，将会是链表基础中的一个关键考点

• 我们需要变更的是前驱结点和目标结点的next指针指向：如下

  • 插入前：

  

  • 插入后：

  

// 如果目标结点本来不存在，那么记得手动创建
const new ListNode(3)
// 把node3的指针指向node2（node1.next）
node3.next = node1.next
// 把node1的next指针指向node3
node1.next = node3

四、链表结点的删除

• 把重心放在next指针的调整上
• 如何把刚才添加进来的node3从现在的链表删除？
• 删除的标准：在链表的遍历过程中，无法遍历到某个结点的存在，按照这个标准，要想遍历不到node3，我们直接让它的前驱结点node1的next指针跳过它，指向node3的后续即可：

• node3成为了一个完全不抵达的结点，它会被JS的垃圾回收器自动回收掉，这个过程如下代码：

node1.next = node3.next

提醒:在涉及链表删除操作的题目中，重点不是定位目标结点，而是定位目标结点的前驱结点。做题时，完全可以只使用一个指针（引用）这个指针用来定位目标结点的前驱结点

// 利用node1可以定位到node3
const target = node1.next
node1.next = target.next

五、链表和数组的辨析

1. JS数组未必是真正的数组

• 假设数组长度为n，那么因为增加或删除操作导致需要移动的元素数量，就会随着数组长度n的增大而增大，呈现一个线性关系，所以说数组增加或删除操作对应的复杂度为O(n)

• JavaScript有点特别，JS数组未必是真正的数组！

  • 我们在一个数组中只定义了一种类型的元素，如下

  const arr = [1,2,3,4]

  • 定义了不同类型的元素：

  const arr = ['haha', 1, {a:1}]

  对应的就是一段非连续的内存。JS 数组不再具有数组的特征，其底层使用哈希映射分配内存空间，是由对象链表来实现的

2. 链表高效的增删操作

• 在链表中，添加和删除操作的复杂度是固定的
• 不管链表里面的结点个数n有多大，只要我们明确了要插入/删除的目标位置，那么我们需要做的都仅仅是改变目标结点及其前驱/后继结点的指针指向
• 因此链表增删操作的复杂度是常数级别的复杂度，用大O表示法表示为 O(1)

3. 链表麻烦的访问操作

• 链表也有一个弊端：当我们试图读取某一个特定的链表结点时，必须遍历整个链表来查找它
• 比如说我要在一个长度为 n（n>10） 的链表里，定位它的第 10 个结点，如下：

// 记录目标结点的位置 
const index = 10 
// 设一个游标指向链表第一个结点，从第一个结点开始遍历 
let node = head 
// 反复遍历到第10个结点为止 
for(let i=0;i<index&&node;i++) { 
    node = node.next 
}

• 随着链表长度的增加，我们搜索的范围也会变大、遍历其中任意元素的时间成本自然随之提高。这个变化的趋势呈线性规律，用大O表示法表示为 O(n)
• 在数组中，我们直接访问索引、可以做到一步到位，这个操作的复杂度会被降级为常数级别(O(1))，如下：

arr[9]

六、总结

链表的插入/删除效率较高，而访问效率较低

数组的访问效率较高，而插入效率较低

可能会作为数据结构选型的依据来单独考察

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