双向链表的基本实现【数据结构与算法—TypeScript 实现】

笔记整理自 coderwhy 『TypeScript 高阶数据结构与算法』课程

双向链表：拥有两个指针方向的链表

DoublyNode 结构：

• prev：指向上一个节点
• value：节点值
• next：指向下一个节点

DoublyLinkedList 属性：

• head：头节点
• tail：尾节点
• length：链表长度

实现方法：

1. append：尾部插入节点
2. prepend：头部插入节点
3. traverse：正向遍历
4. postTraverse：反向遍历
5. getNodeByPosition：根据索引获取节点
6. insert：根据索引插入节点
7. removeAt：根据索引删除节点
8. Size：获取链表长度

具体代码实现：

class DoublyNode<T> {
  value: T;
  next: DoublyNode<T> | null = null;
  prev: DoublyNode<T> | null = null;

  constructor(value: T) {
    this.value = value;
  }
}

class DoublyLinkedList<T> {
  head: DoublyNode<T> | null = null;
  tail: DoublyNode<T> | null = null;
  length: number = 0;

  constructor() {}

  // 获取链表长度
  get Size(): number {
    return this.length;
  }

  // 尾部插入节点
  append(value: T): void {
    const newNode = new DoublyNode(value);

    if (!this.head) {
      this.head = newNode;
      this.tail = newNode;
    } else {
      this.tail!.next = newNode;
      newNode.prev = this.tail;
      this.tail = newNode;
    }

    this.length++;
  }

  // 头部插入节点
  prepend(value: T): void {
    // 创建一个新节点
    const newNode = new DoublyNode(value);

    // 链表无数据，即 head 为空
    if (!this.head) {
      this.head = newNode;
      this.tail = newNode;
    } else {
      // 处理以前的 head
      newNode.next = this.head;
      this.head.prev = newNode;

      // 更新 head
      this.head = newNode;
    }

    // 链表数据增加
    this.length++;
  }

  // 正向遍历
  traverse() {
    let current = this.head;

    let _arr: (T | null)[] = [];

    while (current) {
      _arr.push(current.value);
      current = current.next;
    }

    console.log(_arr.join(" -> "));
  }

  // 反向遍历
  postTraverse() {
    let current = this.tail;
    let _arr: T[] = [];

    while (current) {
      _arr.push(current.value);

      current = current.prev;
    }
    console.log(_arr.join(" -> "));
  }

  // 根据索引获取当前节点
  getNodeByPosition(position: number): DoublyNode<T> | null {
    let index = 0;
    let current = this.head;

    while (index++ < position && current) {
      current = current.next;
    }

    return current;
  }

  // 根据索引插入元素
  insert(value: T, position: number): boolean {
    // 越界判断
    if (position < 0 || position > this.length) return false;

    // 头部插入
    if (position === 0) {
      this.prepend(value);
    } else if (position === this.length) {
      // 尾部插入
      this.append(value);
    } else {
      // 根据 position 插入
      const newNode = new DoublyNode(value);

      let current = this.getNodeByPosition(position);

      current!.prev!.next = newNode;
      newNode.prev = current!.prev;
      newNode.next = current;
      current!.prev = newNode;

      this.length++;
    }

    return true;
  }

  // 根据索引删除元素
  removeAt(position: number): T | null {
    // 1. 越界判断
    if (position < 0 || position >= this.length) return null;

    // 2. 合规情况分析

    let current = this.head;

    // 2.1 删除头部
    if (position === 0) {
      // 只有一个节点
      if (this.length === 1) {
        this.head = null;
        this.tail = null;
      } else {
        // 多个节点
        this.head = this.head!.next;
        this.head!.prev = null;
      }
    } else if (position === this.length - 1) {
      // 2.2 删除尾部
      current = this.tail;

      this.tail = this.tail!.prev;
      this.tail!.next = null;
    } else {
      // 2.3 其余情况
      const node = this.getNodeByPosition(position);
      current = node;

      node!.prev!.next = node!.next;
      node!.next!.prev = node!.prev;
    }

    this.length--;

    return current ? current.value : null;
  }
}

const doublyLinkedList = new DoublyLinkedList<string>();

doublyLinkedList.append("aaa");
doublyLinkedList.append("bbb");
doublyLinkedList.append("ccc");

doublyLinkedList.insert("ddd", 0);

doublyLinkedList.removeAt(0);

doublyLinkedList.traverse();