基于链表的前进撤销实现思路


基于链表的考虑

在工作中,处理一组结构类似的数据,往往会采用数组的方式。数组链表其实都可以作为存储类型类似的数组的选择。为什么要选择链表呢?

数组

  • 优点:数据连续存放在内存中,通过下标获取访问方便,查询效率较高。
  • 缺点:由于是顺序存储,添加或删除元素,需要操作移动其他元素,效率较低,可能会导致内存浪费。

链表

  • 优点:通过指针的移动可以快速添加或删除元素,效率较高。
  • 缺点:查找会根据指针从头遍历,无法通过下标快速定位,查询效率较低。

二者的关系犹如,你唯一的缺点就是没有我......

前进与撤销需要多次对数据进行添加和删除,因此在实践中,我选择了链表作为存储数据的结构。当然,如果是固定存储长度的实现,比如:只存储10次操作,多余的操作废弃,这种情况下,数组长度不至于过大,也是可以通过数组实现此类工作的。

链表选择

链表分为单向链表和双向链表,由于前进后撤是需要前后对象的查找,因此选择双向链表。在查找上,双向链表可通过二分法的方式,头尾节点同时查找提高查询效率。

实现思路

双向链表的节点只有数据、指向前一个节点的指针和指向后一个节点的指针,在这里我声明Node作为链表的单个节点,Stack记录链表对象的状态。

function Node(ele) {
    this.element = ele; // 存储的数据
    this.prev = null; // 前驱指针:指向前一个Node
    this.next = null; // 后继指针:指向后一个Node
}

class Stack() {
    constructor(maxLen) {
        this.maxLen = maxLen || 10; // 链表最大长度,如不加长度限制则可以不写
        this.length = 0; // 当前链表长度
        this.head = null; // 头结点指针
        this.tail = null; // 尾节点指针
        this.finger = 0; // 指针
    }
    ...
}

前进撤销的链表操作

链表的增加、删除和清空操作,网上已经有大量代码讲述,代码类似,在此不会贴出全部代码,仅提供思路。

增加

增加分为push(追加)和insert(插入)

const node = new Node(element); // 被插入链表的节点
  • push:将现有链表的tail尾指针指向node,同时前一个节点的next指针指向node。如果链表长度为0,说明没有节点被插入,直接将头结点和尾节点均指向node
class Stack(maxLen) {
    ...
    /**
        * @param element 存储的数据
        */
    push(element) {
        // 被插入链表的节点
        const node = new Node(element);
        let current;
        if (this.length === 0) {
            this.head = node;
            this.tail = node;
        } else {
            current = this.head
            // 循环,直至获取到当前链表的最后一个节点
            while(current.next) {
                current = current.next
            }
            // 由于是双向链表,node的前置指针需要指向current,current的后继指针需要指向node
            current.next = node
            node.prev = current
            // node自然是tail尾节点
            this.tail = node
        }
        // 链表长度累加
        this.length++
        // 如果声明了maxLen,当length超出了maxLen,需要从链表头部开始截取第一个节点
        // if (this.length - 1 === this.maxLen) {
            // this.removeNode(0);
        // }
        // 指针变动
        this.finger = this.length - 1;
    }
    ...
}
  • insert
    插入需要指定元素被插入的下标,分为头部插入中间插入尾部插入三种情况,不管是哪种插入,在前进撤销操作中,被插入的node都将作为tail节点,并删除下标对应节点后续的其他节点。
  • 头部插入:前进撤销的头部插入,即将当前node同时指向头结点和尾节点,并将原head节点的next置空。
  • 中间插入:遍历获取到插入节点的current,将node的prev指向到current,将current的next指向node,将node的next置空。
  • 尾部插入:node节点的prev指向到原tail节点(若超出maxLen,则删除链表的第一个节点)。

以下是部分代码:

class Stack(maxLen) {
    ...
    /**
        * @param index 待插入的下标
        * @param element 存储的数据
        */
    insert(index, element) {
        // 防止越界
        if (position < 0 || position >= this.length) {
            throw new SyntaxError('插入元素下标越界')
        }
        // 被插入链表的节点
        const node = new Node(element);
        switch(index) {
            case 0:
                // 头部插入
                node.next = null;
                this.head = node;
                this.length = 1;
                break;
            case this.length:
                // 尾部插入
                var tail = this.tail;
                tail.next = node;
                node.prev = tail;
                // 累加长度
                this.length++;
                // 超出截取
                // if (this.length - 1 === this.maxLen) {
                    // this.removeNode(0);
                // }
                break;
            default:
                // 中间插入
                var idx = 0;
                var previous;
                var current = this.head;
                while (idx < index) {
                    idx++;
                    previous = current;
                    current = current.next;
                }
                // 添加节点之间的关联
                previous.next = node;
                current.prev = node;
                node.prev = previous;
                this.length = idx;
                break;
            }
            // 不管是什么操作,tail节点都是node
            this.tail = node;
            // 指针变动
            this.finger = this.length -1;
        }
        ...
}

删除

删除同修改一样,与修改不同的是,将tail置为null,如果删除下标为0,则清空链表。

清空

链表的清空操作很简单,只需要重置头尾节点,指针清零即可,javascript内存机制中垃圾回收机制会自动回收不再使用的数据内存,这使得我们不需要手动释放内存。

class Stack(maxLen) {
    ...
    // 清空
    empty() {
        this.head = null; // 重置头指针
        this.tail = null; // 重置尾指针
        this.length = 0; // 重置长度
        this.finger = 0; // 重置指针变动
    }
    ...
}

前进撤销的基本思路是点击按钮切换Stack的finger指针下标,根据下标获取对应的Node节点,将节点中的数据返回到页面上重新渲染。

至此,基于链表的前进撤销基本操作完成了,undo(撤销)和redo(前进)移动finger指针,通过指针指向下标获取对应链表存储的数据的逻辑,是不是很容易实现呢?^ _ ^

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