基础数据结构：【动画】如何轻松手写链表？

不甘平凡的码农帅地玩编程 2022-06-18

来源：小鹿动画学编程

作者：不甘平凡的码农

写在前边

对于数组的学习呢，在前端中，最重要的就是数组的一些方法的使用，数组的截取、查找、反转等常用的方法；除此之外，数组另一个稍微难点就是算法题。上一周我又拿起《剑指offer》把关于数组的算法题刷了一遍，又总结了很多的做题技巧和有关数组的解题思路，后期会分享。

那对于链表呢，我们在项目中用到的不如数组频繁，但是面试是个重点，为什么面试官喜欢考我们链表呢？想必大家对这个问题很感兴趣，因为链表灵活、涉及到的边界条件多，又加上很多细节点，对应聘者是一个考验。

不料，暑假参加的第一个公司的就让我手写一个双向链表，并完成插入数据和删除数据的操作。当时我很蒙蔽，懵逼的不是思路，而是手写，虽然写出来了，但是很多边界条件和代码规范自我感觉不好，所以有了这些细心的总结。那么今天的主题就是徒手写链表，应聘者该如何下手？

我们通常写链表准备应聘的时候，通常背加上理解，但是过了几天又让你写。就会陌生了，虽然有点思路。还是模模糊糊，小鹿也有这个记性的“毛病”，“有毛病”就要治，怎么治？我们必须在脑海里形成一套可行的步骤和方法，在遇到手写就不用手忙脚乱，而是稳稳当当，从头到尾写出一个漂亮的链表结构及操作。

思维导图

熟悉结构

首先我们要知道链表的结构以及每个节点的结构，这是我们手写链表的第一步，也是学习链表的第一步。我们知道，每个链表时这样表示的：

那每个节点结构是由数据域和指针域组成，数据域是存放数据的，而指针域存放下一结点的地址。

我们可以通过数据域访问到我们要的数据，而通过指针域访问到当前结点以后的结点，那么将这些结点串起来，就是一个链表。

那么用代码怎么来表示呢？

我们通常会用到函数，我们如果将一个函数抽象成一个结点，那么我们给函数添加两个属性，一个属性是存放数据的属性data，另一个属性是存放指向下一个结点的指针属性next。

你可能会问，如果我们有成千上万个结点，要定义成千上万个函数？有一个函数叫做构造函数，想必大家都听说过，声明一个构造函数就可以创造出成千上万个结点实例。

1function Node(data){
2    this.data = data;
3    this.next = null;
4}

还有一个方法就是使用类的概念，在JavaScript中，类的概念在ES6才出现，使用 Class 来声明一个类，我们可以为类添加两个属性，同上，一样可以创造出多个结点实例。

1class Node{
2    constructor(data){
3        this.data = data;
4        this.next = null;
5    }
6}

理清思路

如果你把链表的结构搞得明明白白了，恭喜你，成功的进入第二关，但是你只超越了百分之20的人，继续加油。

既然链表的结构弄明白了，那么我们开始理思路，我们就先拿最简单的单链表开刀，我们要完成两个操作，插入数据和删除数据。

如果我想插入数据，你可能会问，往哪里插呢？有几种插入的方法？

开始想，插入到单链表的头部算一种。

然后插入到单链表的中间算一种。

插入到单链表尾部又算一种。

所有可能的情况就三种。那么删除呢？想必你也想到了，也一共三种，删除头部、删除中间部分、删除尾部。

如果你觉的现在可以写代码了，那你就错了，虽然我们的思路非常清晰，但是面试官仅仅考我们思路吗？其实这一关你只打败了百分之50%的人，最重点、最主要的是在下一个部分，边界条件。

边界条件

边界条件是这五个步骤最容易犯错的一部分，因为通常考虑的不全面，导致了最后的面试未通过。如果想做好这一部分，也不难，跟着小鹿的方法走。

3.1 输入边界

首先我们先考虑用户输入的参数，比如传入一个链表，我们首先要判断链表是否为空，如果为空我们就不能让它执行下边的程序。再比如插入一个结点到指定结点的后边，那么你也要判断输入的结点是否为空，而且还要判断该结点是否存在该链表中。对于这些输入值的判断，小鹿给他同一起个名字叫做输入边界。

3.2 特殊边界

特殊边界考虑到一些特殊情况，比如插入数据，我们插入数据一般考虑到插入尾部，但是突然面试官插入到头部，插入尾部的代码并不适用于插入到头部，所以呢需要考虑这种情况，删除节点也是同样思考。其实特殊边界最主要考虑到一些逻辑上的特殊情况，考察应聘者的考虑的是否全面。小鹿给他起个名字叫做特殊边界。

手写代码

4.1 定义结点

1class Node{
2    constructor(data){
3        this.data = data;
4        this.next = null;
5    }
6}

4.2 增加结点

咱们就以单链表中部添加数据为例子，分解成每个步骤，每个步骤对应代码如下：

1、保存临时地址（4结点的地址）,需要进行遍历查找到3结点，也就是下列代码的currentNode 结点。

1//先查找该元素
2let currentNode = this.findByValue(element);
3// 保存 3 结点的下一结点地址（4 结点的地址）
4let pre = currentNode.next

2、创建新结点，将新结点（5结点）的指针指向下一结点指针（4结点地址，已经在上一步骤保存下来了）

1let newNode = new Node(value);
2newNode.next = pre;

3、将3 的结点地址指向新结点（5结点）

1 currentNode.next = newNode;

以上步骤分析完毕，剩下的两个在头部插入和在尾部插入同样的分析方式，将这两个作为练习题，课下自己试一试这个步骤。

4.3 删除节点

删除节点也分为三种，头部、中部、尾部，咱们就删除中间结点为例进行删除，我们详细看步骤操作。

我们先看删除的全部动画，然后再分步拆分。

断开3结点的指针（断开3结点相当于让2结点直接指向4结点）

 1 let currentNode = this.head;
 2 // 用来记录 3 结点的前一结点
 3 let preNode = null;
 4 // 遍历查找 3 结点
 5 while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
 6        // 3 结点的前一结点
 7        preNode = currentNode;
 8        // 3 结点
 9        currentNode = currentNode.next;
10}

让结点2的指针指向4结点，完成删除。

1preNode.next = currentNode.next;

剩下的删除头结点和删除尾结点同样的步骤，自己动手尝试下。

所有代码实现：

  1/**
  2 * 2019/3/23
  3 * 公众号:「一个不甘平凡的码农」
  4 * @author 小鹿
  5 * 功能：单链表的插入、删除、查找
  6 * 【插入】：插入到指定元素后方
  7 * 1、查找该元素是否存在？
  8 * 2、没有找到返回 -1
  9 * 3、找到进行创建结点并插入链表。
 10 * 
 11 * 【查找】：按值查找/按索引查找
 12 * 1、判断当前结点是否等于null，且是否等于给定值？
 13 * 2、判断是否可以找到该值？
 14 * 3、没有找到返回 -1；
 15 * 4、找到该值返回结点；
 16 * 
 17 * 【删除】：按值删除
 18 * 1、判断是否找到该值？
 19 * 2、找到记录前结点，进行删除；
 20 * 3、找不到直接返回-1；
 21 */
 22//定义结点
 23class Node{
 24    constructor(data){
 25        this.data = data;
 26        this.next = null;
 27    }
 28}
 29
 30//定义链表
 31class LinkList{
 32    constructor(){
 33        //初始化头结点
 34        this.head = new Node('head');
 35    }
 36
 37    //根据 value 查找结点
 38    findByValue = (value) =>{
 39        let currentNode = this.head;
 40        while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
 41            currentNode = currentNode.next;
 42        }
 43        //判断该结点是否找到
 44        console.log(currentNode)
 45        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
 46    }
 47
 48    //根据 index 查找结点
 49    findByIndex = (index) =>{
 50        let pos = 0;
 51        let currentNode = this.head;
 52        while(currentNode !== null && pos !== index){
 53            currentNode = currentNode.next;
 54            pos++;
 55        }
 56        //判断是否找到该索引
 57        console.log(currentNode)
 58        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
 59    }
 60
 61    //插入元素(指定元素向后插入)
 62    insert = (value,element) =>{
 63        //先查找该元素
 64        let currentNode = this.findByValue(element);
 65        //如果没有找到
 66        if(currentNode == -1){
 67            console.log("未找到插入位置!")
 68            return;
 69        }
 70        let newNode = new Node(value);
 71        newNode.next = currentNode.next;
 72        currentNode.next = newNode;
 73    }
 74
 75    //根据值删除结点
 76    delete = (value) =>{
 77        let currentNode = this.head;
 78        let preNode = null;
 79        while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
 80            preNode = currentNode;
 81            currentNode = currentNode.next;
 82        }
 83        if(currentNode == null) return -1; 
 84        preNode.next = currentNode.next;
 85    }
 86
 87     //遍历所有结点
 88    print = () =>{
 89        let currentNode = this.head
 90        //如果结点不为空
 91        while(currentNode !== null){
 92            console.log(currentNode.data)
 93            currentNode = currentNode.next;
 94        }
 95    }
 96}
 97
 98//测试
 99const list = new LinkList()
100list.insert('xiao','head');
101list.insert('lu','xiao');
102list.insert('ni','head');
103list.insert('hellow','head');
104list.print()
105console.log('-------------删除元素------------')
106list.delete('ni')
107list.delete('xiao')
108list.print()
109console.log('-------------按值查找------------')
110list.findByValue('lu')
111console.log('-------------按索引查找------------')
112list.print()