iOS 数据结构之链表

链表(Linked List)是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的,表现形式如下图所示:

单链表

双链表

数组和链表区别:

数组:数组元素在内存上连续存放,可以通过下标查找元素;插入、删除需要移动大量元素,比较适用于元素很少变化的情况

链表:链表中的元素在内存中不是顺序存储的,查找慢,插入、删除只需要对元素指针重新赋值,效率高

Objective-C 里没有现成的链表结构,下面我实现了非线程安全的单链表和双链表,以下都是具体的实现细节,完整代码可以在这儿下载

单链表

单链表提供了插入、删除、查询、反转等操作,具体实现如下:

BBSingleLinkedList.h

#import

@interface BBSingleLinkedNode : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *key;

@property (nonatomic, strong) NSString *value;

@property (nonatomic, strong) BBSingleLinkedNode *next;

- (instancetype)initWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value;

+ (instancetype)nodeWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value;

@end

@interface BBSingleLinkedList : NSObject

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)node;

- (void)insertNodeAtHead:(BBSingleLinkedNode *)node;

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)newNode beforeNodeForKey:(NSString *)key;

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)newNode afterNodeForKey:(NSString *)key;

- (void)bringNodeToHead:(BBSingleLinkedNode *)node;

- (void)removeNode:(BBSingleLinkedNode *)node;

- (BBSingleLinkedNode *)nodeForKey:(NSString *)key;

- (BBSingleLinkedNode *)headNode;

- (BBSingleLinkedNode *)lastNode;

- (NSInteger)length;

- (BOOL)isEmpty;

- (void)reverse;

- (void)readAllNode;

@end

BBSingleLinkedList.m

#import "BBSingleLinkedList.h"

@implementation BBSingleLinkedNode

- (instancetype)initWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value

{

if (self = [super init]) {

_key = key;

_value = value;

}

return self;

}

+ (instancetype)nodeWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value

{

return [[[self class] alloc] initWithKey:key value:value];

}

#pragma mark - NSCopying

- (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone

{

BBSingleLinkedNode *newNode = [[BBSingleLinkedNode allocWithZone:zone] init];

newNode.key = self.key;

newNode.value = self.value;

newNode.next = self.next;

return newNode;

}

@end

@interface BBSingleLinkedList ()

@property (nonatomic, strong) BBSingleLinkedNode *headNode;

@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *innerMap;

@end

@implementation BBSingleLinkedList

- (instancetype)init

{

self = [super init];

if (self) {

_innerMap = [NSMutableDictionary new];

}

return self;

}

#pragma mark - public

- (void)insertNodeAtHead:(BBSingleLinkedNode *)node

{

if (!node || node.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:node]) {

return;

}

_innerMap[node.key] = node;

if (_headNode) {

node.next = _headNode;

_headNode = node;

} else {

_headNode = node;

}

}

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)node

{

if (!node || node.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:node]) {

return;

}

_innerMap[node.key] = node;

if (!_headNode) {

_headNode = node;

return;

}

BBSingleLinkedNode *lastNode = [self lastNode];

lastNode.next = node;

}

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)newNode beforeNodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0 || !newNode || newNode.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:newNode]) {

return;

}

if (!_headNode) {

_headNode = newNode;

return;

}

BBSingleLinkedNode *node = _innerMap[key];

if (node) {

_innerMap[newNode.key] = newNode;

BBSingleLinkedNode *aheadNode = [self nodeBeforeNode:node];

if (aheadNode) {

aheadNode.next = newNode;

newNode.next = node;

} else {

_headNode = newNode;

newNode.next = node;

}

} else {

[self insertNode:newNode];  //insert to tail

}

}

- (void)insertNode:(BBSingleLinkedNode *)newNode afterNodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0 || !newNode || newNode.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:newNode]) {

return;

}

if (!_headNode) {

_headNode = newNode;

return;

}

BBSingleLinkedNode *node = _innerMap[key];

if (node) {

_innerMap[newNode.key] = newNode;

newNode.next = node.next;

node.next = newNode;

} else {

[self insertNode:newNode];  //insert to tail

}

}

- (void)removeNode:(BBSingleLinkedNode *)node

{

if (!node || node.key.length == 0) {

return;

}

[_innerMap removeObjectForKey:node.key];

if (node.next) {

node.key = node.next.key;

node.value = node.next.value;

node.next = node.next.next;

} else {

BBSingleLinkedNode *aheadNode = [self nodeBeforeNode:node];

aheadNode.next = nil;

}

}

- (void)bringNodeToHead:(BBSingleLinkedNode *)node

{

if (!node || !_headNode) {

return;

}

if ([node isEqual:_headNode]) {

return;

}

BBSingleLinkedNode *aheadNode = [self nodeBeforeNode:node];

aheadNode.next = node.next;

node.next = _headNode;

_headNode = node;

}

- (BBSingleLinkedNode *)nodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0) {

return nil;

}

BBSingleLinkedNode *node = _innerMap[key];

return node;

}

- (BBSingleLinkedNode *)headNode

{

return _headNode;

}

- (BBSingleLinkedNode *)lastNode

{

BBSingleLinkedNode *last = _headNode;

while (last.next) {

last = last.next;

}

return last;

}

- (void)reverse

{

BBSingleLinkedNode *prev = nil;

BBSingleLinkedNode *current = _headNode;

BBSingleLinkedNode *next = nil;

while (current) {

next = current.next;

current.next = prev;

prev = current;

current = next;

}

_headNode = prev;

}

- (void)readAllNode

{

BBSingleLinkedNode *tmpNode = _headNode;

while (tmpNode) {

NSLog(@"node key -- %@, node value -- %@", tmpNode.key, tmpNode.value);

tmpNode = tmpNode.next;

}

}

- (NSInteger)length

{

NSInteger _len = 0;

for (BBSingleLinkedNode *node = _headNode; node; node = node.next) {

_len ++;

}

return _len;

}

- (BOOL)isEmpty

{

return _headNode == nil;

}

#pragma mark - private

- (BBSingleLinkedNode *)nodeBeforeNode:(BBSingleLinkedNode *)node

{

BBSingleLinkedNode *targetNode = nil;

BBSingleLinkedNode *tmpNode = _headNode;

while (tmpNode) {

if ([tmpNode.next isEqual:node]) {

targetNode = tmpNode;

break;

} else {

tmpNode = tmpNode.next;

}

}

return targetNode;

}

- (BOOL)isNodeExists:(BBSingleLinkedNode *)node

{

BBSingleLinkedNode *tmpNode = _headNode;

while (tmpNode) {

if ([tmpNode isEqual:node]) {

return YES;

}

tmpNode = tmpNode.next;

}

return false;

}

@end

双链表

双链表提供了插入、删除、查询操作,具体实现如下:

BBLinkedMap.h

#import

@interface BBLinkedNode : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *key;

@property (nonatomic, strong) NSString *value;

@property (nonatomic, strong) BBLinkedNode *prev;

@property (nonatomic, strong) BBLinkedNode *next;

- (instancetype)initWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value;

+ (instancetype)nodeWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value;

@end

@interface BBLinkedMap : NSObject

- (void)insertNodeAtHead:(BBLinkedNode *)node;

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)node;

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)newNode beforeNodeForKey:(NSString *)key;

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)newNode afterNodeForKey:(NSString *)key;

- (void)bringNodeToHead:(BBLinkedNode *)node;

- (void)readAllNode;

- (void)removeNodeForKey:(NSString *)key;

- (void)removeTailNode;

- (NSInteger)length;

- (BOOL)isEmpty;

- (BBLinkedNode *)nodeForKey:(NSString *)key;

- (BBLinkedNode *)headNode;

- (BBLinkedNode *)tailNode;

@end

BBLinkedMap.m

#import "BBLinkedMap.h"

@implementation BBLinkedNode

- (instancetype)initWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value

{

if (self = [super init]) {

_key = key;

_value = value;

}

return self;

}

+ (instancetype)nodeWithKey:(NSString *)key

value:(NSString *)value

{

return [[[self class] alloc] initWithKey:key value:value];

}

#pragma mark - NSCopying

- (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone

{

BBLinkedNode *newNode = [[BBLinkedNode allocWithZone:zone] init];

newNode.key = self.key;

newNode.value = self.value;

newNode.prev = self.prev;

newNode.next = self.next;

return newNode;

}

@end

@interface BBLinkedMap ()

@property (nonatomic, strong) BBLinkedNode *headNode;

@property (nonatomic, strong) BBLinkedNode *tailNode;

@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *innerMap;

@end

@implementation BBLinkedMap

- (instancetype)init

{

self = [super init];

if (self) {

_innerMap = [NSMutableDictionary new];

}

return self;

}

#pragma mark - public

- (void)insertNodeAtHead:(BBLinkedNode *)node

{

if (!node || node.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:node]) {

return;

}

_innerMap[node.key] = node;

if (_headNode) {

node.next = _headNode;

_headNode.prev = node;

_headNode = node;

} else {

_headNode = _tailNode = node;

}

}

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)node

{

if (!node || node.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:node]) {

return;

}

if (!_headNode && !_tailNode) {

_headNode = _tailNode = node;

return;

}

_innerMap[node.key] = node;

_tailNode.next = node;

node.prev = _tailNode;

_tailNode = node;

}

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)newNode beforeNodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0 || !newNode || newNode.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:newNode]) {

return;

}

if (!_headNode && !_tailNode) {

_headNode = _tailNode = newNode;

return;

}

BBLinkedNode *node = _innerMap[key];

if (node) {

_innerMap[newNode.key] = newNode;

if (node.prev) {

node.prev.next = newNode;

newNode.prev = node.prev;

} else {

_headNode = newNode;

}

node.prev = newNode;

newNode.next = node;

} else {

[self insertNode:newNode];  //insert to tail

}

}

- (void)insertNode:(BBLinkedNode *)newNode afterNodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0 || !newNode || newNode.key.length == 0) {

return;

}

if ([self isNodeExists:newNode]) {

return;

}

if (!_headNode && !_tailNode) {

_headNode = _tailNode = newNode;

return;

}

BBLinkedNode *node = _innerMap[key];

if (node) {

_innerMap[newNode.key] = newNode;

if (node.next) {

newNode.next = node.next;

node.next.prev = newNode;

} else {

_tailNode = newNode;

}

newNode.prev = node;

node.next = newNode;

} else {

[self insertNode:newNode];  //insert to tail

}

}

- (void)bringNodeToHead:(BBLinkedNode *)node

{

if (!node) {

return;

}

if (!_headNode && !_tailNode) {

_headNode = _tailNode = node;

return;

}

if ([_headNode isEqual:node]) {

return;

}

if ([_tailNode isEqual:node]) {

_tailNode = node.prev;

_tailNode.next = nil;

} else {

node.prev.next = node.next;

node.next.prev = node.prev;

}

_headNode.prev = node;

node.next = _headNode;

node.prev = nil;

_headNode = node;

}

- (void)removeNodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0) {

return;

}

BBLinkedNode *node = _innerMap[key];

if (!node) {

return;

}

[_innerMap removeObjectForKey:key];

if ([_headNode isEqual:node]) {

_headNode = node.next;

} else if ([_tailNode isEqual:node]) {

_tailNode = node.prev;

}

node.prev.next = node.next;

node.next.prev = node.prev;

}

- (void)removeTailNode

{

if (!_tailNode || _tailNode.key.length == 0) {

return;

}

[_innerMap removeObjectForKey:_tailNode.key];

if (_headNode == _tailNode) {

_headNode = _tailNode = nil;

return;

}

_tailNode = _tailNode.prev;

_tailNode.next = nil;

}

- (BBLinkedNode *)nodeForKey:(NSString *)key

{

if (key.length == 0) {

return nil;

}

BBLinkedNode *node = _innerMap[key];

return node;

}

- (BBLinkedNode *)headNode

{

return _headNode;

}

- (BBLinkedNode *)tailNode

{

return _tailNode;

}

- (void)readAllNode

{

BBLinkedNode *node = _headNode;

while (node) {

NSLog(@"node key -- %@, node value -- %@", node.key, node.value);

node = node.next;

}

}

- (NSInteger)length

{

NSInteger _len = 0;

for (BBLinkedNode *node = _headNode; node; node = node.next) {

_len ++;

}

return _len;

}

- (BOOL)isEmpty

{

return _headNode == nil;

}

#pragma mark - private

- (BOOL)isNodeExists:(BBLinkedNode *)node

{

BBLinkedNode *tmpNode = _headNode;

while (tmpNode) {

if ([tmpNode isEqual:node]) {

return YES;

}

tmpNode = tmpNode.next;

}

return false;

}

@end

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