深入剖析 JavaScript 链表算法

2023-11-23 23:37:06

在计算机科学领域，数据结构是存储、组织和检索数据的抽象方法。链表是一种重要的线性数据结构，它以一种有序的方式存储元素，每个元素都包含一个值和指向下一个元素的链接。在本文中，我们将深入探讨 JavaScript 中链表的算法，包括链表的合并、删除、反转和环形列表。

1. 链表基础

JavaScript 链表由一组节点组成，每个节点包含一个值和指向下一个节点的链接。链表通常使用头结点和尾结点来表示链表的开头和结尾。链表的操作包括添加、删除、查找和遍历元素。

2. 链表合并算法

链表合并算法将两个或多个链表合并成一个新的链表。该算法通过遍历两个链表，将较小值元素添加到结果链表中来实现。时间复杂度为 O(n)，其中 n 是所有链表中元素的总数。

function mergeLists(list1, list2) {
  let result = new LinkedList();
  while (list1 && list2) {
    if (list1.value < list2.value) {
      result.append(list1.value);
      list1 = list1.next;
    } else {
      result.append(list2.value);
      list2 = list2.next;
    }
  }
  while (list1) {
    result.append(list1.value);
    list1 = list1.next;
  }
  while (list2) {
    result.append(list2.value);
    list2 = list2.next;
  }
  return result;
}

3. 链表删除算法

链表删除算法删除链表中的指定元素。该算法通过遍历链表，找到要删除的元素，并将其从链表中删除。时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表中元素的总数。

function deleteNode(list, value) {
  if (!list) return;
  if (list.value === value) {
    list = list.next;
    return list;
  }
  let current = list;
  while (current.next) {
    if (current.next.value === value) {
      current.next = current.next.next;
      return list;
    }
    current = current.next;
  }
  return list;
}

4. 链表反转算法

链表反转算法将链表中的元素顺序反转。该算法通过遍历链表，并使用临时指针将每个元素的 next 指针指向之前的元素来实现。时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表中元素的总数。

function reverseList(list) {
  if (!list) return null;
  let prev = null;
  let current = list;
  while (current) {
    let next = current.next;
    current.next = prev;
    prev = current;
    current = next;
  }
  return prev;
}

5. 环形链表算法

环形链表是一种特殊的链表，它最后一个元素的 next 指针指向链表的第一个元素，形成了一个环形。环形链表算法用于检测和移除链表中的环。该算法使用两个指针，一个指针一次移动一步，另一个指针一次移动两步。如果存在环，两个指针最终会相遇。时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表中元素的总数。

function detectCycle(list) {
  if (!list) return null;
  let slow = list;
  let fast = list;
  while (fast && fast.next) {
    slow = slow.next;
    fast = fast.next.next;
    if (slow === fast) {
      return slow;
    }
  }
  return null;
}