用JavaScript撸一个静态链表

最近重新开始翻起《大话数据结构》，看到了静态链表部分里面讲C语言是利用数组模拟，觉得十分有趣。但是在JavaScript中，也可以用类似的方式去实现，定义一个数据域和一个结点域，然后实现链表的基础操作。弱类型语言没有指针，所以需要自己区实现。算法的乐趣就在于解决一些思路上的问题，直击问题的本质。

首先可以定义Node类，如下所示：

class Node {
    constructor(value) {
        this.data = value;
        this.next = null;
    }
}

然后实现StaticLinkedList类，先定义简单的append和display方法：

class StaticLinkedList {
    constructor() {
        this.head = null;
        this.length = 0;
    }

    append(value) {
        const newNode = new Node(value);
        this.length++;
        if (this.head === null) {
            this.head = newNode;
            return;
        }
        let current = this.head;
        while (current.next != null) {
            current = current.next;
        }
        current.next = newNode;
    }

    display() {
        console.log('the static linked list is:\r\n');
        let current = this.head;
        if (current === null) {
            console.log('empty!');
            return;
        }
        while (current !== null) {
            console.log(JSON.stringify(current));
            console.log(`its value is ${current.data}\r\n`);
            current = current.next;
        }
    }
}

其中append方法是在链表尾部添加新的Node对象，display方法可以打印出Node对象和它的数据。使用这个静态链表类也很简单，比如添加4个结点到这个链表里面：

const staticLinkedList = new StaticLinkedList();
staticLinkedList.append(3);
staticLinkedList.append(7);
staticLinkedList.append(16);
staticLinkedList.append(24);

我们还应该提供更加灵活添加结点的方法，比如我想在第三个结点位置插入一个新的结点，数值为11，那么现有的append方法就不适用了，需要定义一个新的插入结点的方法，代码如下：

    /**
     * Method to insert an new element at the specific location
     *
     * @param {*} elementValue the value of the element that to be inserted
     * @param {*} index the position of the element, from 1 to maximum of the list
     * @returns true/false
     */
    insertAt(elementValue, index) {
        if (index < 1 || index > this.length + 1) {
            console.log('index is out of the range!');
            return false;
        }

        const newNode = new Node(elementValue);
        let startPos = 1;
        let current = this.head;
        while (startPos < index - 1) {
            current = current.next;
            startPos++;
        }
        newNode.next = current.next;
        current.next = newNode;
        this.length++;
        return true;
    }

这段代码需要理解的是新结点如何添加到链表的那两行代码，首先是newNode.next = current.next,这行代码是把新结点的next指向了原来插入前位置的结点的下一个结点。然后current.next = nextNode，把新结点替换掉原来该位置的结点。

为了更好地理解，我画了一张示意图：

要注意的是step1和step2的顺序不能颠倒，否则会导致代码运行错误。

然后我们还需要定义一个移除指定位置结点的方法，如下所示：

removeAt(index) {
        if (index < 1 || index > this.length + 1) {
            console.log('index is out of the range!');
            return;
        }
        let current = this.head;
        let startPos = 1;
        let previous = null;
        while (startPos < index) {
            previous = current;
            current = current.next;
            startPos++;
        }

        previous.next = current.next;
        this.length--;
    }

我对previous.next = current.next也画了一张示意图，删除原来结点，需要把它前面一个结点的next指向该结点的next。



总结：

静态链表的添加和移除略有不同，需要利用Node中的next进行模拟指针操作，让新的结点加入到链表，让需要被删除的结点直接从上一个结点的next指向到原有结点的next。