关于链表(Javascript)
链表是一种常见的数据结构,由一系列节点组成,每个节点包含数据和指向下一个节点的引用,在 JavaScript 中广泛应用于算法问题和实际开发
链表的基本操作
1. 单向链表的实现
下面是一个简单的单向链表的实现,包括节点定义和基本操作:
// 定义节点类
class ListNode {
constructor(value) {
this.value = value // 节点的值
this.next = null // 指向下一个节点的指针,初始为 null
}
}
// 定义单向链表类
class LinkedList {
constructor() {
this.head = null // 链表头节点,初始为 null
}
// 在链表末尾添加节点
append(value) {
const newNode = new ListNode(value) // 创建一个新的节点
if (this.head === null) {
// 如果链表为空,新的节点作为头节点
this.head = newNode
} else {
let current = this.head
while (current.next !== null) {
// 遍历链表找到最后一个节点
current = current.next
}
current.next = newNode // 将新的节点添加到最后一个节点的 next
}
}
// 在链表头部添加节点
prepend(value) {
const newNode = new ListNode(value) // 创建一个新的节点
newNode.next = this.head // 新节点的 next 指向当前的头节点
this.head = newNode // 新节点作为头节点
}
// 删除指定值的节点
delete(value) {
if (this.head === null) return // 如果链表为空,直接返回
// 如果头节点就是要删除的节点
if (this.head.value === value) {
this.head = this.head.next
return
}
let current = this.head
while (current.next !== null) {
if (current.next.value === value) {
// 找到要删除的节点
current.next = current.next.next // 将要删除的节点移出链表
return
}
current = current.next
}
}
// 打印链表
print() {
let current = this.head
while (current !== null) {
process.stdout.write(`${current.value} -> `) // 输出当前节点的值
current = current.next
}
console.log('null') // 表示链表结束
}
}
// 示例:使用单向链表
const list = new LinkedList()
list.append(1)
list.append(2)
list.append(3)
list.prepend(0)
list.print() // 输出 0 -> 1 -> 2 -> 3 -> null
list.delete(2)
list.print() // 输出 0 -> 1 -> 3 -> null
2. 双向链表的实现
下面是一个简单的双向链表的实现,包括节点定义和基本操作:
// 定义双向节点类
class DoublyListNode {
constructor(value) {
this.value = value // 节点的值
this.next = null // 指向下一个节点的指针,初始为 null
this.prev = null // 指向前一个节点的指针,初始为 null
}
}
// 定义双向链表类
class DoublyLinkedList {
constructor() {
this.head = null // 链表头节点,初始为 null
this.tail = null // 链表尾节点,初始为 null
}
// 在链表末尾添加节点
append(value) {
const newNode = new DoublyListNode(value) // 创建一个新的节点
if (this.tail === null) {
// 如果链表为空,新的节点作为头和尾节点
this.head = newNode
this.tail = newNode
} else {
this.tail.next = newNode // 将新的节点添加到尾节点的 next
newNode.prev = this.tail // 新节点的 prev 指向当前的尾节点
this.tail = newNode // 新节点作为新的尾节点
}
}
// 在链表头部添加节点
prepend(value) {
const newNode = new DoublyListNode(value) // 创建一个新的节点
if (this.head === null) {
// 如果链表为空,新的节点作为头和尾节点
this.head = newNode
this.tail = newNode
} else {
this.head.prev = newNode // 头节点的 prev 指向新的节点
newNode.next = this.head // 新节点的 next 指向当前的头节点
this.head = newNode // 新节点作为新的头节点
}
}
// 删除指定值的节点
delete(value) {
if (this.head === null) return // 如果链表为空,直接返回
// 如果头节点就是要删除的节点
if (this.head.value === value) {
this.head = this.head.next
if (this.head !== null) {
this.head.prev = null
} else {
this.tail = null // 如果链表为空,更新尾节点
}
return
}
let current = this.head
while (current !== null) {
if (current.value === value) {
// 找到要删除的节点
if (current.next !== null) {
current.next.prev = current.prev
} else {
this.tail = current.prev // 更新尾节点
}
current.prev.next = current.next
return
}
current = current.next
}
}
// 打印链表
print() {
let current = this.head
while (current !== null) {
process.stdout.write(`${current.value} <-> `) // 输出当前节点的值
current = current.next
}
console.log('null') // 表示链表结束
}
}
// 示例:使用双向链表
const dList = new DoublyLinkedList()
dList.append(1)
dList.append(2)
dList.append(3)
dList.prepend(0)
dList.print() // 输出 0 <-> 1 <-> 2 <-> 3 <-> null
dList.delete(2)
dList.print() // 输出 0 <-> 1 <-> 3 <-> null
查找某个元素
问题描述:在链表中查找指定值的节点,并返回其位置索引。
/**
* 查找指定值的节点
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @param {any} value - 要查找的值
* @returns {number} - 节点的位置索引,如果未找到返回-1
*/
function findElement(list, value) {
let current = list.head
let index = 0
while (current !== null) {
if (current.value === value) {
return index // 找到值,返回索引
}
current = current.next
index++
}
return -1 // 未找到,返回-1
}
// 示例:查找元素
const searchList = new LinkedList()
searchList.append(1)
searchList.append(2)
searchList.append(3)
searchList.append(4)
console.log(findElement(searchList, 3)) // 输出 2
console.log(findElement(searchList, 5)) // 输出 -1
2. 在指定位置插入元素
问题描述:在链表的指定位置插入新节点。
/**
* 在指定位置插入节点
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @param {number} position - 插入位置(从0开始)
* @param {any} value - 要插入的值
* @returns {boolean} - 插入成功返回true,否则返回false
*/
function insertAtPosition(list, position, value) {
if (position < 0) {
return false // 位置无效
}
if (position === 0) {
// 在头部插入
const newNode = new ListNode(value)
newNode.next = list.head
list.head = newNode
return true
}
let current = list.head
let index = 0
// 找到指定位置的前一个节点
while (current !== null && index < position - 1) {
current = current.next
index++
}
// 如果位置超出链表长度
if (index !== position - 1 && current === null) {
return false
}
// 插入新节点
const newNode = new ListNode(value)
newNode.next = current.next
current.next = newNode
return true
}
// 示例:在指定位置插入元素
const insertList = new LinkedList()
insertList.append(1)
insertList.append(2)
insertList.append(4)
insertList.print() // 输出 1 -> 2 -> 4 -> null
insertAtPosition(insertList, 2, 3) // 在索引2的位置插入3
insertList.print() // 输出 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> null
insertAtPosition(insertList, 0, 0) // 在开头插入0
insertList.print() // 输出 0 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> null
3. 查找指定位置的元素
问题描述:获取链表中指定位置的元素值。
/**
* 获取指定位置的元素
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @param {number} position - 位置索引(从0开始)
* @returns {any|undefined} - 位置上的值,如果位置无效返回undefined
*/
function getElementAtPosition(list, position) {
if (position < 0 || list.head === null) {
return undefined // 位置无效或链表为空
}
let current = list.head
let index = 0
while (current !== null && index < position) {
current = current.next
index++
}
if (index === position && current !== null) {
return current.value
}
return undefined // 位置超出链表长度
}
// 示例:获取指定位置的元素
const positionList = new LinkedList()
positionList.append(10)
positionList.append(20)
positionList.append(30)
console.log(getElementAtPosition(positionList, 0)) // 输出 10
console.log(getElementAtPosition(positionList, 2)) // 输出 30
console.log(getElementAtPosition(positionList, 5)) // 输出 undefined
4. 删除指定位置的元素
问题描述:删除链表中指定位置的节点。
/**
* 删除指定位置的节点
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @param {number} position - 要删除的位置(从0开始)
* @returns {boolean} - 删除成功返回true,否则返回false
*/
function deleteAtPosition(list, position) {
if (position < 0 || list.head === null) {
return false // 位置无效或链表为空
}
if (position === 0) {
// 删除头节点
list.head = list.head.next
return true
}
let current = list.head
let index = 0
// 找到指定位置的前一个节点
while (current !== null && index < position - 1) {
current = current.next
index++
}
// 如果位置超出链表长度
if (index !== position - 1 || current.next === null) {
return false
}
// 删除节点
current.next = current.next.next
return true
}
// 示例:删除指定位置的元素
const deleteList = new LinkedList()
deleteList.append(1)
deleteList.append(2)
deleteList.append(3)
deleteList.append(4)
deleteList.print() // 输出 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> null
deleteAtPosition(deleteList, 2) // 删除索引2的位置(值为3)
deleteList.print() // 输出 1 -> 2 -> 4 -> null
deleteAtPosition(deleteList, 0) // 删除索引0的位置(值为1)
deleteList.print() // 输出 2 -> 4 -> null
5. 获取链表长度
问题描述:计算链表中节点的数量。
/**
* 获取链表长度
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @returns {number} - 链表长度
*/
function getListLength(list) {
let current = list.head
let length = 0
while (current !== null) {
length++
current = current.next
}
return length
}
// 示例:获取链表长度
const lengthList = new LinkedList()
lengthList.append(1)
lengthList.append(2)
lengthList.append(3)
console.log(getListLength(lengthList)) // 输出 3
lengthList.append(4)
console.log(getListLength(lengthList)) // 输出 4
其他操作
- 查找元素:根据值查找节点位置
- 指定位置插入:在特定位置插入新节点
- 指定位置获取:获取特定位置的节点值
- 指定位置删除:删除特定位置的节点
- 递归反转:使用递归方式反转链表
- 获取长度:统计链表中节点的数量
反转链表
问题描述:反转一个单向链表
- 初始化 prev 为 null(新链表的尾部)。
- current 从链表头节点开始。
- 在循环中:
- 循环结束后,prev 指向原链表的尾节点(新头节点),更新 list.head = prev。
其实就是三指针原地反转

/**
* 反转单向链表
* @param {LinkedList} list - 单向链表
* @returns {LinkedList} - 反转后的链表
*/
function reverseLinkedList(list) {
let prev = null
let current = list.head
while (current !== null) {
let next = current.next // 暂存下一个节点
current.next = prev // 将当前节点的 next 指向前一个节点
prev = current // 更新前一个节点为当前节点
current = next // 继续遍历下一个节点
}
list.head = prev // 更新头节点为最后一个非空节点
return list
}
// 示例:反转链表
const rList = new LinkedList()
rList.append(1)
rList.append(2)
rList.append(3)
rList.print() // 输出 1 -> 2 -> 3 -> null
reverseLinkedList(rList)
rList.print() // 输出 3 -> 2 -> 1 -> null
合并两个有序链表
问题描述:合并两个有序链表,使结果链表仍然有序。
/**
* 合并两个有序链表
* @param {LinkedList} l1 - 第一个有序链表
* @param {LinkedList} l2 - 第二个有序链表
* @returns {LinkedList} - 合并后的有序链表
*/
function mergeTwoLists(l1, l2) {
let dummy = new ListNode(0) // 创建一个哨兵节点
let current = dummy
let p1 = l1.head
let p2 = l2.head
// 遍历两个链表
while (p1 !== null && p2 !== null) {
if (p1.value < p2.value) {
current.next = p1 // 将较小值的节点添加到结果链表中
p1 = p1.next
} else {
current.next = p2
p2 = p2.next
}
current = current.next
}
// 将剩余的节点连接到结果链表中
if (p1 !== null) {
current.next = p1
}
if (p2 !== null) {
current.next = p2
}
let mergedList = new LinkedList()
mergedList.head = dummy.next // 哨兵节点的 next 为合并后的头节点
return mergedList
}
// 示例:合并两个有序链表
const list1 = new LinkedList()
list1.append(1)
list1.append(3)
list1.append(5)
const list2 = new LinkedList()
list2.append(2)
list2.append(4)
list2.append(6)
const mergedList = mergeTwoLists(list1, list2)
mergedList.print() // 输出 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> null
更新中