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链表是什么？

JavaScript链表是一种数据结构，用于存储和组织一系列的元素。它由一系列节点（Node）组成，每个节点包含了两部分：数据域（存储数据）和指针域（指向下一个节点）。通过这种方式，链表中的节点可以按顺序链接在一起，形成一个链式结构。

与数组不同，链表的节点在内存中可以不连续存储，每个节点都可以独立分配内存，并通过指针连接到下一个节点，从而实现灵活的插入、删除操作。下图展示了一个链表的结构：

看图其实还是有点，一头雾水。用地铁举例吧，一列地铁是由一系列车厢组成的。每节车厢都相互连接。你很容易分离一节车厢，改变它的位置，添加或移除它。每节车皮都是列表的元素，车皮间的连接就是指针。

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链表的好处

添加或移除元素的时候不需要移动其他元素，这是链表最大的好处。

存储多个元素，数组或列表是最常用的数据结构。每种语言都实现了数组，这种数据结构非常方便，提供了一个便利的[]语法来访问它的元素。然而，在大多数语言中这种数据结构有一个缺点：数组的大小是固定的，从数组的起点或中间插入或移除项的成本很高，因为需要移动元素。

链表存储有序的元素集合，但不同于数组，链表中的元素在内存中并不是连续放置的。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。

链表可以灵活地插入、删除节点，不需要像数组一样进行扩容或拷贝操作。然而，链表的缺点是访问链表中的特定元素的时间复杂度较高，需要从头开始遍历链表直到找到目标节点。

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详细的看一下列表

在JavaScript中，可以使用对象来实现链表。每个节点被表示为一个包含数据和指针属性的对象，通过这些对象之间的引用来构建链表结构。

常见的链表类型有单向链表（单链表），双向链表和循环链表。
以下逐一举例：

单向链表

每个节点只包含一个指向下一个节点的指针，最后一个节点的指针为空（null）。

实操链表

下面用实操一下链表，LinkedList类的骨架：

function LinkedList() { 
 let Node = function(element){
 //Node类表示要加入列表的项。它包含一个element属性，即要添加到列表的值，以及一个next属性，即指向列表中下一个节点项的指针。
  this.element = element; 
  this.next = null; 
 }; 
 let length = 0; //存储列表项的数量
 let head = null; //第一个节点的引用
 this.append = function(element){}; //向链表尾部追加元素
 this.insert = function(position, element){};//在任意位置插入元素
 this.removeAt = function(position){}; //从链表中移除元素
 this.remove = function(element){}; //根据元素的值移除元素
 this.indexOf = function(element){}; //查找链表是否有改元素
 this.isEmpty = function() {}; //检查链表是否为空
 this.size = function() {}; //检查链表的长度
 this.getHead = function(){}; //查看链表头元素
 this.toString = function(){}; //把LinkedList对象转换成一个字符串
 this.print = function(){}; //打印链表元素
} 

向链表尾部追加元素

向对象尾部添加一个元素时，可能有两种场景：列表为空，添加的是第一个元素，或者列表不为空，向其追加元素。
首先需要做的是把element作为值传入，创建Node项。
先来实现第一个场景：向为空的列表添加一个元素。当我们创建一个LinkedList对象时，
head会指向null：

this.append = function(element){ 
 let node = new Node(element), //{1} 
 current; // 指向列表中current项的变量
 if (head === null){ //列表中第一个节点 //如果head元素为null，要向列表添加第一个元素。
 head = node;
} else { 
 current = head; // 要向列表的尾部添加一个元素
 //循环列表，直到找到最后一项
 while(current.next){ 
 current = current.next; 
 } 
 //找到最后一项，将其next赋为node，建立链接
 current.next = node; //当前（也就是最后一个）元素的next指针指向想要添加到列表的节点 
 } 
 length++; //更新列表的长度 //{6} 
}; 

从链表中移除元素

现在，让我们看看如何从LinkedList对象中移除元素。移除元素也有两种场景：第一种是移
除第一个元素，第二种是移除第一个以外的任一元素。我们要实现两种remove方法：第一种是从
特定位置移除一个元素，第二种是根据元素的值移除元素（稍后我们会展示第二种remove方法）。

this.removeAt = function(position){ 
 //检查越界值
 if (position > -1 && position < length){ // 验证这个位置是有效
 let current = head, // 让head指向列表的第二个元素。用current变量创建一个对列表中第一个元素的引用
 previous,  
 index = 0;  
 //移除第一项
 if (position === 0){ //  如果不是有效的位置，就返回null，要从列表中移除第一个元素
 head = current.next; 
 } else { 
 while (index++ < position){ //  使用一个用于内部控制和递增的index变量
 previous = current; //  对当前元素的前一个元素的引用
 current = current.next; //  current变量总是为对所循环列表的当前元素的引用
 } 
 //将previous与current的下一项链接起来：跳过current，从而移除它
 previous.next = current.next; //  从列表中移除当前元素
 } 
 length--; 
 return current.element;
  } else { 
 return null; 
 } 
}; 

根据元素的值移除元素

需要先实现indexOf。indexOf在下面有讲述。

this.remove = function(element){ 
 let index = this.indexOf(element); 
 return this.removeAt(index); 
}; 

在任意位置插入元素

接下来，我们要实现insert方法。使用这个方法可以在任意位置插入一个元素。我们来看
一看它的实现：

this.insert = function(position, element){ 
 //检查越界值
 if (position >= 0 && position <= length){ //处理位置，需要检查越界值
 let node = new Node(element), 
 current = head, 
 previous, 
 index = 0; 
 if (position === 0){ //在第一个位置添加
 //现在要处理不同的场景。
 //第一种场景，需要在列表的起点添加一个元素，也就是第一个位置。
//current变量是对列表中第一个元素的引用。我们需要做的是把node.next的值设为
//current（列表中第一个元素）。现在head和node.next都指向了current。
//接下来要做的就是把head的引用改为node
 node.next = current; 
 head = node; 
 } else { 
 //现在来处理第二种场景：在列表中间或尾部添加一个元素。需要循环访问列表，
//找到目标位置
 while (index++ < position){ 
 previous = current; 
 current = current.next; 
 } 

 node.next = current; //跳出循环时,current变量对想要插入新元素的位置之后一个元素的引用
 //而previous将是对想要插入新元素的位置之前一个元素的引用。在这种情况下，我们要在previous和current之间添加新项。因此，首先需要把新项（node）和当前项链接起来
 previous.next = node; //然后需要改变previous和current之间的链接让previous.next指向node
 } 
 length++; //更新列表的长度
 return true; 
 } else { 
 return false; // 越界返回false，表示没有添加项到列表中
 } 
}; 

previous将是对列表最后一项的引用，而current将是null。在这种情况下，node.next将指向current，而previous.next将指向node，这样列表中就有了一个新的项。
现在来看看如何向列表中间添加一个新元素：
在这种情况下，试图将新的项（node）插入到previous和current元素之间。首先，需要把node.next的值指向current。然后把previous.next的值设为node。这样列表中就有了一个新的项。
使用变量引用需要控制的节点非常重要，这样就不会丢失节点之间的链接。可以只使用一个变量（previous），但那样会很难控制节点之间的链接。由于这个原因，最好是声明一个额外的变量来帮助处理这些引用。

查找链表是否有改元素

indexOf方法接收一个元素的值，如果在列表中找到它，就返回元素的位置，否则返回-1。

this.indexOf = function(element){ 
 let current = head, //循环访问列表变量初始值是head
 index = -1; //计算位置数
 while (current) {
 if (element === current.element) { 
 return index; //检查当前元素是否是要找的。如果是，就返回它的位置
 } 
 index++; // 就继续计数
 current = current.next; //检查列表中下一个节点
 } 
 return -1; 
}; 

如果列表为空，或是到达列表的尾部（current = current.next将是null），循环就不会执行。如果没有找到值，就返回-1。

检查链表是否为空

如果列表中没有元素，isEmpty方法就返回true，否则返回false。

this.isEmpty = function() { 
 return length === 0; 
}; 

检查链表的长度

this.size = function() { 
 return length; 
}; 

查看链表头元素

需要在类的实现外部循环访问列表，就需要提供一种获取类的第一个元素的方法。
head变量是LinkedList类的私有变量,只有通过LinkedList实例才可以,在外部被访问和
更改。

this.getHead = function(){ 
 return head; 
}; 

把LinkedList对象转换成一个字符串

toString方法会把LinkedList对象转换成一个字符串。下面是toString方法的实现：

this.toString = function(){ 
 let current = head, //要循环访问列表中的所有元素，就需要有一个起点,把current变量当作索引
 string = ''; //控制循环访问列表,初始化用于拼接元素值的变量
 while (current) { //循环访问列表中的每个元素
 string +=current.element +(current.next ? 'n' : '');//用current来检查元素是否存在
 //如果列表为空，或是到达列表中最后一个元素的下一位（null），while循环中的代码就不会执行
 //得到了元素的内容，将其拼接到字符串中
 current = current.next; //继续迭代下一个元素
 } 
 return string; // 返回列表内容的字符串
}; 

打印链表元素

为了检查元素，实现一个辅助方法print。把元素都输出到控制台：

this.print = function(){ 
 console.log(items.toString()); 
}; 

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双向链表

每个节点除了包含指向下一个节点的指针外，还包含一个指向前一个节点的指针。这样，可以在需要的时候方便地进行双向遍历。

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循环链表

循环链表可以像链表一样只有单向引用，也可以像双向链表一样有双向引用。循环链表和链表之间唯一的区别在于，最后一个元素指向下一个元素的指针（tail.next）不是引用null，而是指向第一个元素（head）。

单向循环链表

双向循环链表

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常用的操作链表函数

• append(element)：向列表尾部添加一个新的项。
• insert(position, element)：向列表的特定位置插入一个新的项。
• remove(element)：从列表中移除一项。
• indexOf(element)：返回元素在列表中的索引。如果列表中没有该元素则返回-1。
• removeAt(position)：从列表的特定位置移除一项。
• isEmpty()：如果链表中不包含任何元素，返回true，如果链表长度大于0则返回false。
• size()：返回链表包含的元素个数。与数组的length属性类似。
• toString()：由于列表项使用了Node类，就需要重写继承自JavaScript对象默认的toString方法，让其只输出元素的值。

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总结

链表是多个元素组成的列表，元素存储不连续，用next指针连接到一起，JS中没有链表，但是可以用Object模拟链表。