JS 双向链表

双向链表

链表有多种不同的类型,双向链表和普通链表的区别在于,在链表中,一个节点只有链向下一个节点的链接,而在双向链表中,链接是双向的:一个链向下一个元素,另一个链向前一个元素。

双向链表

单链表的缺陷

单链表只能从头节点开始访问链表中的数据元素,如果需要逆序访问单链表中的数据元素将极其低效。

从链表的头节点遍历到尾节点很简单,但反过来从后向前遍历则没那么简单。通过给Node对象增加一个属性,该属性存储指向前驱节点的链接,这样就容易多了。此时,向链表插入一个节点需更多的工作,需指出该节点正确的前驱和后驱。但从链表中删除节点时,效率提高了,无需再查找待删除节点的前驱节点。

双向链表
function Node(element){
    this.element = element;
    this.prev = null;
    this.next = null;
}
function Llist(){
    this.head = new Node('head');
    this.find = find;
    this.insert = insert;
    this.display = display;
    this.remove = remove;
    this.findLast = findLast;
    this.dispReverse = dispReverse;
}

function find(item){
    var current = this.head;
    while(current.element!=item){
        current = current.next
    }
    return current;
}
//双向链表的插入与单向链表类似,但需设置新节点的prev属性,使其指向该节点的前驱。
function insert(item,element){
    var current = this.find(item);
    var node = new Node(element);

    node.prev = current;
    node.next = current.next;
    current.next =  node;
}

// 双向链表的删除比单向链表效率更高,因为不需要再查找前驱节点。
// 首先需要在链表中找出存储带删除数据的节点,然后设置该节点前驱的next属性,使其指向待删除节点的后继。
// 设置该节点后继的previous属性,使其指向待删除节点的前驱。
function remove(item){
    var current = this.find(item);
    if(!(current.next==null)){
        current.prev.next = current.next;
        current.next.prev = current.prev;
        current.next = null;
        current.prev = null;
    }
}
// 查找最后的节点,同时避免从前往后遍历链表。
function findLast(){
    var current = this.head;
    while(!(current.next==null)){
        current = current.next;
    }
    return current;
}
// 以反序显示链表中元素
function dispReverse(){
    var current = this.head;
    current = this.findLast();
    while(!(current.prev == null)){
        print(current.element);
        current = current.prev;
    }
}

function display(){
    var current = this.head;
    while(!(current.next==null)){
        print(current.next.element)
        current = current.next;
    }
}
从双向链表中删除元素
var ll = new Llist();
ll.insert('head','conway');
ll.insert('conway','russellville');
ll.insert('russellville','alma');
ll.display();
print();

ll.remove('conway');
ll.display();
print();

ll.dispReverse();

双向链表实现

双向链表提供了两种迭代列表的方法:从头到尾,或反过来。也可访问一个特定节点的下一个或前一个元素。

在单向链表中,如果迭代列表时错过要找的元素,就需要回到列表起点,重新开始迭代。这就是双向链表的一个优点。

function DoublyLinkedList(){
    var Node = function(element){
        this.element = element;
        this.prev = null;
        this.next = null;
    };
    var length = 0;
    var head = null;
    var tail = null;
}

在任意位置插入新元素

  • 场景1:在链表起点插入新元素


    在链表起点插入元素

    若链表为空只需把head和tail都指向这个新节点。如果非空,current变量将是对链表中第一个元素的引用。就像在链表中所做的,将node.next设置为current,而head将指向node(它将成为列表中第一个元素)。不同之处在于,我们还需要为指向上一个元素的指针设置一个值。current.prev指针将由指向null变成指向新元素。node.prev指针已经是null,因此无需再更新任何东西。

  • 场景2:在链表最后添加新元素


    在链表末尾插入元素

因为控制着指向最后一个元素的指针(tail),current变量将引用最后一个元素。然后开始建立第一个链接:node.prev将引用current。current.next指针(指向null)将指向node(由于构造函数,node.next已经指向了null)。最后是更新tail,它将由指向current变为指向node。

  • 场景3:在链表中间插入新元素


    在链表中间插入新元素

迭代列表直到到达要找的位置,将在current和previous元素之间插入新元素。首先,node.next将指向current,而previous.next将指向node,这样就不会丢失节点之间的链接。然后需要处理所有的链接current.prev将指向node,而node.prev将指向previous。

this.insert = function(position,element){
    if(position>=0 && position<=length){
        var node = new Node(element);
        var current = head;

        if(position==0){
            if(!head){
                head = node;
                tail = node;
            }else{
                node.next = current;
                current.prev = node;
                head = node;
            }
        }else if(position === length){
            current = tail;
            current.next = node;
            node.prev = current;
            tail = node;
        }else{
            var index = 0;
            var previous;
            while(index++ < position){
                previous = current;
                current = current.next;
            }
            node.next = current;
            previous.next = node;

            current.prev = node;
            node.prev = previous;
        }
        length++;
        return true;
    }else{
        return false;
    }
};

从任意位置移除元素

  • 场景1:从头部移除一个元素
    current变量是对列表中第一个元素的引用,也就是想要移除的元素。需要做的是改变head的引用,将其从current修改为下一个元素(current.next)。但还需更新current.next指向上一个元素的指针,因为第一个元素的prev指针是null。因此,把head.prev的引用改为null - 因为head也指向列表中新的第一个元素,或者也可以用current.next.prev。由于还需控制tail的引用,可以检查要移除的元素是否是第一个元素。若是则只需把tail设置为null。


    双向链表移除第一个元素
  • 场景2:从最后一个位置移除元素
    既然已有对最后一个元素的引用(tail),就无需找到它而迭代列表。可把tail的引用赋给current变量,把tail的引用更新为列表中倒数第二个元素(current.prev或tail.prev)。既然tail指向倒数第二个元素,就只需把next指针更新为null(tail.next=null)。


    从最后一个位置移除元素
  • 场景3:从列表中间移除一个元素
    首先需要迭代列表直到到达要找的位置,current变量所引用的就是要移除的元素。要移除它可通过更新previous.next和current.next.prev的引用,在列表中跳过它。因此,previous.next将指向current.next,而current.next.prev将指向previous。


    从列表中间移除一个元素
this.removeAt = function(position){
    //检查越界值
    if(position>-1 && position<length){
        var current = head;
        //移除第一项
        if(position===0){
            head = current.next;
            //若只有一项则更新tail
            if(length===1){
                tail = null;
            }else{
                head.prev = null;
            }
        }else if(position === length-1){//移除最后一项
            current = tail;
            tail = current.prev;
            tail.next = null;
        }else{//移除中间相
            var index = 0;
            var previous;
            while(index++ < position){
                previous = current;
                current = current.next;
            }
            //将previous和current的下一项链接起来,跳过current。
            previous.next = current.next;
            current.next.prev = previous;
        }
        length--;
        return current.element;
    }else{
        return null;
    }
};
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