在 TypeScript 中探索链表数据结构和算法

2024-02-01 18:36:46

在上一篇《TypeScript 数据结构与算法：队列》中，我们探索了 TypeScript 中队列数据结构与算法的实现。本篇将继续实现链表，深入了解它的概念、运作方式和相关算法。

链表概述

链表是一种数据结构，它存储有序的元素集合，但与数组不同的是，链表中的元素在内存中不是连续放置的。相反，每个元素由一个存储元素本身的节点和一个指向下一个元素的引用（也称指针或链接）组成。这种结构允许链表动态地增长或缩小，并且可以有效地进行插入、删除和查找操作。

节点与引用

链表中的每个元素称为一个节点。每个节点包含两个属性：数据元素和一个指向下一个节点的引用。链表通常由一个头节点开始，该节点指向第一个节点，依次类推。

链表的优势

链表具有良好的插入和删除性能，因为在链表中添加或删除元素只需要改变节点之间的引用，而不需要移动整个数组。
链表可以动态地增长或缩小，因此非常适合处理不断变化的数据集。
链表可以很容易地合并或拆分，这使得它们非常适合用于分布式系统。

链表的缺点

链表的查找性能不如数组快，因为必须遍历整个链表才能找到所需的元素。
链表占用更多的内存，因为每个节点都存储了指向下一个节点的引用。

链表的实现

在 TypeScript 中，链表可以很容易地使用类来实现。

class Node<T> {
  constructor(public data: T, public next?: Node<T>) {}
}

class LinkedList<T> {
  private head: Node<T> | null = null;

  public add(data: T) {
    const node = new Node(data);
    if (this.head === null) {
      this.head = node;
    } else {
      let current = this.head;
      while (current.next !== null) {
        current = current.next;
      }
      current.next = node;
    }
  }

  public remove(data: T) {
    if (this.head === null) {
      return;
    }

    if (this.head.data === data) {
      this.head = this.head.next;
      return;
    }

    let current = this.head;
    while (current.next !== null) {
      if (current.next.data === data) {
        current.next = current.next.next;
        return;
      }
      current = current.next;
    }
  }

  public find(data: T): Node<T> | null {
    if (this.head === null) {
      return null;
    }

    let current = this.head;
    while (current !== null) {
      if (current.data === data) {
        return current;
      }
      current = current.next;
    }

    return null;
  }

  public print() {
    let current = this.head;
    while (current !== null) {
      console.log(current.data);
      current = current.next;
    }
  }
}