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前一节的篇幅有些多了, 所以我们将双向链表放在这篇中介绍.

一. 认识双向链表

双向链表介绍

• 单向链表:

  • 只能从头遍历到尾或者从尾遍历到头(一般从头到尾)
  • 也就是链表相连的过程是单向的. 实现的原理是上一个链表中有一个指向下一个的引用.
  • 单向链表有一个比较明显的缺点:
    • 我们可以轻松的到达下一个节点, 但是回到钱一个节点是很难的. 但是, 在实际开发中, 经常会遇到需要回到上一个节点的情况
    • 举个例子: 假设一个文本编辑用链表来存储文本. 每一行用一个String对象存储在链表的一个节点中. 当编辑器用户向下移动光标时, 链表直接操作到下一个节点即可. 但是当用于将光标向上移动呢? 这个时候为了回到上一个节点, 我们可能需要从first开始, 依次走到想要的节点上.

• 双向链表

  • 既可以从头遍历到尾, 又可以从尾遍历到头
  • 也就是链表相连的过程是双向的. 那么它的实现原理, 你能猜到吗?
  • 一个节点既有向前连接的引用, 也有一个向后连接的引用.
  • 双向链表可以有效的解决单向链表中提到的问题.
  • 双向链表有什么缺点呢?
    • 每次在插入或删除某个节点时, 需要处理四个节点的引用, 而不是两个. 也就是实现起来要困难一些
    • 并且相当于单向链表, 必然占用内存空间更大一些.
    • 但是这些缺点和我们使用起来的方便程度相比, 是微不足道的.

• 双向连接的图解:

  

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双向链表的创建

• 我们来创建一个双向链表的类

  // 创建双向链表的构造函数function DoublyLinkedList() {    // 创建节点构造函数    function Node(element) {        this.element = element        this.next = null        this.prev = null // 新添加的    }    // 定义属性    this.length = 0    this.head = null    this.tail = null // 新添加的    // 定义相关操作方法}

• 代码解析:

  • 基本思路和单向链表比较相似, 都是创建节点结构函数以及定义一些属性和方法.
  • 只是Node中添加了一个this.prev属性, 该属性用于指向上一个节点.
  • 另外属性中添加了一个this.tail属性, 该属性指向末尾的节点

二. 操作双向链表

双向链表的操作和单向链表的方法都是类似的.

只是在实现的过程中, 需要考虑更多节点之间的关系, 所以变得比单向链表复杂了一些.

尾部追加数据

• 我们还是先来实现尾部追加数据的方法

  // 在尾部追加数据DoublyLinkedList.prototype.append = function (element) {    // 1.根据元素创建节点    var newNode = new Node(element)    // 2.判断列表是否为空列表    if (this.head == null) {        this.head = newNode        this.tail = newNode    } else {        this.tail.next = newNode        newNode.prev = this.tail        this.tail = newNode    }        // 3.length+1    this.length++}

• 代码解析:

  • 代码1部分不用多讲, 还是通过元素创建新的节点.
  • 代码2部分相比之前有一些复杂, 但是还是两种情况.
  • 情况一: 链表原来为空
    • 链表中原来如果没有数据, 那么直接让head和tail指向这个新的节点即可.
  • 情况二: 链表中已经存在数据
    • 因为我们是要将数据默认追加到尾部, 所以这个变得也很简单.
    • 首先tail中的next之前指向的是null. 现在应该指向新的节点newNode: this.tail.next = newNode
    • 因为是双向链表, 新节点的next/tail目前都是null. 但是作为最后一个节点, 需要有一个指向前一个节点的引用. 所以这里我们需要newNode.prev = this.tail
    • 因为目前newNod已经变成了最后的节点, 所以this.tail属性的引用应该指向最后: this.tail = newNode即可
  • 代码3部分不用多做解析, length需要+1

正向反向遍历

• 链表的遍历

  • 之前我们在单向链表中实现了一个toString方法, 它是一种正向的遍历.
  • 现在, 为了用户使用方便, 我们实现三个方法
    • forwardString: 正向遍历转成字符串的方法
    • reverseString: 反向遍历转成字符串的方法
    • toString: 正向遍历转成字符串的方法

• 方法的相关实现:

  // 正向遍历的方法DoublyLinkedList.prototype.forwardString = function () {    var current = this.head    var forwardStr = ""        while (current) {        forwardStr += "," + current.element        current = current.next    }        return forwardStr.slice(1)}// 反向遍历的方法DoublyLinkedList.prototype.reverseString = function () {    var current = this.tail    var reverseStr = ""        while (current) {        reverseStr += "," + current.element        current = current.prev    }        return reverseStr.slice(1)}// 实现toString方法DoublyLinkedList.prototype.toString = function () {    return this.forwardString()}

• 完成上面的代码后, 测试append方法

  // 1.创建双向链表对象var list = new DoublyLinkedList()// 2.追加元素list.append("abc")list.append("cba")list.append("nba")list.append("mba")// 3.获取所有的遍历结果alert(list.forwardString()) // abc,cba,nba,mbaalert(list.reverseString()) // mba,nba,cba,abcalert(list) // abc,cba,nba,mba

任意位置插入

• 向双向链表的任意位置插入数据会有一些复杂, 考虑的情况也会有一些多.

  // 在任意位置插入数据DoublyLinkedList.prototype.insert = function (position, element) {    // 1.判断越界的问题    if (position < 0 || position > this.length) return false    // 2.创建新的节点    var newNode = new Node(element)    // 3.判断插入的位置    if (position === 0) { // 在第一个位置插入数据        // 判断链表是否为空        if (this.head == null) {            this.head = newNode            this.tail = newNode        } else {            this.head.prev = newNode            newNode.next = this.head            this.head = newNode        }    } else if (position === this.length) { // 插入到最后的情况        // 思考: 这种情况是否需要判断链表为空的情况呢? 答案是不需要, 为什么?        this.tail.next = newNode        newNode.prev = this.tail        this.tail = newNode    } else { // 在中间位置插入数据        // 定义属性        var index = 0        var current = this.head        var previous = null                // 查找正确的位置        while (index++ < position) {            previous = current            current = current.next        }                // 交换节点的指向顺序        newNode.next = current        newNode.prev = previous        current.prev = newNode        previous.next = newNode    }        // 4.length+1    this.length++        return true}

• 代码深度解析, 代码比较复杂, 我们分成三种情况:

  • 情况一: 将元素插入到头部(position === 0)

    • 事实上, 将元素插入到头部是比较简单. 只是它有分成了两种情况.
    • 情况一: 列表为空. 那么直接让head/tail指向newNode即可
    • 情况二: 列表不为空, 这个时候需要修改原来head的prev指向新节点. 新节点的next指向原来的head. 并且head现在要指向newNode

    

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  • 情况二: 将元素插入到尾部(position === length)

    • 这种情况比较简答了, 因为我们在append方法中已经处理过了.
    • 注意: 这里不需要判断元素为空的情况, 因为在position === 0的时候, 我们已经处理过了. 所以到这里的时候, 肯定不为空.

    

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  • 情况三: 将元素插入到中间位置

    • 情况三是比较复杂一些的, 但是我们理清楚它的逻辑关系也就比较简单了.
    • 首先, 我们需要找到正确的插入位置. 通过while循环, 这个并不难, 因为我们在单向链表的时候已经找过了.
    • 查找正确的位置后, 需要进行插入操作.
    • 首先, 你的newNode的next/prev必然要指向前后的节点, 也就是current和previous
    • 其次, 而current的prev需要指向newNode, 而previous的next需要指向newNode.
    • 逻辑搞定, 并没有想象中的复杂, 详细看图解.

    

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• 测试一下该方法

  // 4.insert方法测试list.insert(0, "100")list.insert(2, "200")list.insert(6, "300")alert(list) // 100,abc,200,cba,nba,mba,300

• 课下思考: 代码性能能否改进一点呢?

  • 如果我们position大于length/2, 是否从尾部开始迭代性能更高一些呢?
  • 对于初学者来说, 可以作为思考. 但是先搞定上面的内容吧.

位置移除数据

• 我们继续来做下一个功能: 通过下标值删除某个元素

  // 根据位置删除对应的元素DoublyLinkedList.prototype.removeAt = function (position) {    // 1.判断越界的问题    if (position < 0 || position >= this.length) return null    // 2.判断移除的位置    var current = this.head    if (position === 0) {        if (this.length == 1) {            this.head = null            this.tail = null        } else {            this.head = this.head.next            this.head.prev = null        }    } else if (position === this.length -1) {        current = this.tail        this.tail = this.tail.prev        this.tail.next = null    } else {        var index = 0        var previous = null        while (index++ < position) {            previous = current            current = current.next        }        previous.next = current.next        current.next.prev = previous    }    // 3.length-1    this.length--    return current.element}

• 代码深度解析, 和插入一样, 可以分成三种情况:

  • 情况一: 删除头部的元素

    • 删除头部的元素也分成两种情况.
    • 情况一: 链表只有一个元素, 那么将head/tail直接设置为null即可
    • 情况二: 链表有多个元素, 这个时候删除头部的元素. head = head.next. head.prev = null

    

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  • 情况二: 删除尾部的元素

    • 删除尾部的元素和删除头部有多个元素的情况比较相似. (也不需要考虑个数为1的情况, 因为上一种情况已经考虑了)
    • 将tail设置为tail的prev. tail的next设置为null即可.

    

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  • 情况三: 删除中间位置的元素

    • 这种情况就需要先找到正确的位置, 还是使用while循环.
    • 将previous的next直接设置成current的next, 将current.next的prev设置成previous即可

    

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• 测试removeAt方法

  // 5.removeAt方法测试alert(list.removeAt(0)) // 100alert(list.removeAt(1)) // 200alert(list.removeAt(4)) // 300alert(list) // abc,cba,nba,mba

获取元素位置

• 下面完成下一个功能: 根据元素获取再链表中的位置

  // 根据元素获取在链表中的位置DoublyLinkedList.prototype.indexOf = function (element) {    // 1.定义变量保存信息    var current = this.head    var index = 0    // 2.查找正确的信息    while (current) {        if (current.element === element) {            return index        }        index++        current = current.next    }    // 3.来到这个位置, 说明没有找到, 则返回-1    return -1}

• 代码解析:

  • 这个代码的实现和单向链表一样, 不再解释.

• 代码测试:

  // 6.indexOf方法测试alert(list.indexOf("abc")) // 0alert(list.indexOf("cba")) // 1alert(list.indexOf("nba")) // 2alert(list.indexOf("mba")) // 3

根据元素删除

• 有了上面的indexOf方法, 我们可以非常方便实现根据元素来删除信息

  // 根据元素删除DoublyLinkedList.prototype.remove = function (element) {    var index = this.indexOf(element)    return this.removeAt(index)}

• 代码解析:

  • 和单向链表一样, 不再解释.

• 测试代码:

  // 7.remove方法测试alert(list.remove("abc")) // abcalert(list) // cba,nba,mba

其他方法实现

• 其他四个方法, 放在一起了

  // 判断是否为空DoublyLinkedList.prototype.isEmpty = function () {    return this.length === 0}// 获取链表长度DoublyLinkedList.prototype.size = function () {    return this.length}// 获取第一个元素DoublyLinkedList.prototype.getHead = function () {    return this.head.element}// 获取最后一个元素DoublyLinkedList.prototype.getTail = function () {    return this.tail.element}

• 代码解析:

  • 比较简单, 不再给出解释了.

• 代码测试:

  // 8.测试最后四个方法alert(list.getHead())alert(list.getTail())alert(list.isEmpty())alert(list.size())

三. 完整代码

• 给出双向链表的完整代码:

  // 创建双向链表的构造函数function DoublyLinkedList() {    // 创建节点构造函数    function Node(element) {        this.element = element        this.next = null        this.prev = null // 新添加的    }    // 定义属性    this.length = 0    this.head = null    this.tail = null // 新添加的    // 定义相关操作方法    // 在尾部追加数据    DoublyLinkedList.prototype.append = function (element) {        // 1.根据元素创建节点        var newNode = new Node(element)        // 2.判断列表是否为空列表        if (this.head == null) {            this.head = newNode            this.tail = newNode        } else {            this.tail.next = newNode            newNode.prev = this.tail            this.tail = newNode        }        // 3.length+1        this.length++    }    // 在任意位置插入数据    DoublyLinkedList.prototype.insert = function (position, element) {        // 1.判断越界的问题        if (position < 0 || position > this.length) return false        // 2.创建新的节点        var newNode = new Node(element)        // 3.判断插入的位置        if (position === 0) { // 在第一个位置插入数据            // 判断链表是否为空            if (this.head == null) {                this.head = newNode                this.tail = newNode            } else {                this.head.prev = newNode                newNode.next = this.head                this.head = newNode            }        } else if (position === this.length) { // 插入到最后的情况            // 思考: 这种情况是否需要判断链表为空的情况呢? 答案是不需要, 为什么?            this.tail.next = newNode            newNode.prev = this.tail            this.tail = newNode        } else { // 在中间位置插入数据            // 定义属性            var index = 0            var current = this.head            var previous = null            // 查找正确的位置            while (index++ < position) {                previous = current                current = current.next            }            // 交换节点的指向顺序            newNode.next = current            newNode.prev = previous            current.prev = newNode            previous.next = newNode        }        // 4.length+1        this.length++        return true    }    // 根据位置删除对应的元素    DoublyLinkedList.prototype.removeAt = function (position) {        // 1.判断越界的问题        if (position < 0 || position >= this.length) return null        // 2.判断移除的位置        var current = this.head        if (position === 0) {            if (this.length == 1) {                this.head = null                this.tail = null            } else {                this.head = this.head.next                this.head.prev = null            }        } else if (position === this.length -1) {            current = this.tail            this.tail = this.tail.prev            this.tail.next = null        } else {            var index = 0            var previous = null            while (index++ < position) {                previous = current                current = current.next            }            previous.next = current.next            current.next.prev = previous        }        // 3.length-1        this.length--        return current.element    }    // 根据元素获取在链表中的位置    DoublyLinkedList.prototype.indexOf = function (element) {        // 1.定义变量保存信息        var current = this.head        var index = 0        // 2.查找正确的信息        while (current) {            if (current.element === element) {                return index            }            index++            current = current.next        }        // 3.来到这个位置, 说明没有找到, 则返回-1        return -1    }    // 根据元素删除    DoublyLinkedList.prototype.remove = function (element) {        var index = this.indexOf(element)        return this.removeAt(index)    }    // 判断是否为空    DoublyLinkedList.prototype.isEmpty = function () {        return this.length === 0    }    // 获取链表长度    DoublyLinkedList.prototype.size = function () {        return this.length    }    // 获取第一个元素    DoublyLinkedList.prototype.getHead = function () {        return this.head.element    }    // 获取最后一个元素    DoublyLinkedList.prototype.getTail = function () {        return this.tail.element    }    // 遍历方法的实现    // 正向遍历的方法    DoublyLinkedList.prototype.forwardString = function () {        var current = this.head        var forwardStr = ""        while (current) {            forwardStr += "," + current.element            current = current.next        }        return forwardStr.slice(1)    }    // 反向遍历的方法    DoublyLinkedList.prototype.reverseString = function () {        var current = this.tail        var reverseStr = ""        while (current) {            reverseStr += "," + current.element            current = current.prev        }        return reverseStr.slice(1)    }    // 实现toString方法    DoublyLinkedList.prototype.toString = function () {        return this.forwardString()    }}