> 前一节的篇幅有些多了, 所以我们将双向链表放在这篇中介绍. ### 一. 认识双向链表 #### 双向链表介绍 * 单向链表: * 只能从头遍历到尾或者从尾遍历到头(一般从头到尾) * 也就是链表相连的过程是单向的. 实现的原理是上一个链表中有一个指向下一个的引用. * 单向链表有一个比较明显的缺点: * 我们可以轻松的到达下一个节点, 但是回到钱一个节点是很难的. 但是, 在实际开发中, 经常会遇到需要回到上一个节点的情况 * 举个例子: 假设一个文本编辑用链表来存储文本. 每一行用一个String对象存储在链表的一个节点中. 当编辑器用户向下移动光标时, 链表直接操作到下一个节点即可. 但是当用于将光标向上移动呢? 这个时候为了回到上一个节点, 我们可能需要从first开始, 依次走到想要的节点上. * 双向链表 * 既可以从头遍历到尾, 又可以从尾遍历到头 * 也就是链表相连的过程是双向的. 那么它的实现原理, 你能猜到吗? * 一个节点既有向前连接的引用, 也有一个向后连接的引用. * 双向链表可以有效的解决单向链表中提到的问题. * 双向链表有什么缺点呢? * 每次在插入或删除某个节点时, 需要处理四个节点的引用, 而不是两个. 也就是实现起来要困难一些 * 并且相当于单向链表, 必然占用内存空间更大一些. * 但是这些缺点和我们使用起来的方便程度相比, 是微不足道的. * 双向连接的图解:  #### 双向链表的创建 * 我们来创建一个双向链表的类 ```javascript // 创建双向链表的构造函数 function DoublyLinkedList() { // 创建节点构造函数 function Node(element) { this.element = element this.next = null this.prev = null // 新添加的 } // 定义属性 this.length = 0 this.head = null this.tail = null // 新添加的 // 定义相关操作方法 } ``` * 代码解析: * 基本思路和单向链表比较相似, 都是创建节点结构函数以及定义一些属性和方法. * 只是Node中添加了一个this.prev属性, 该属性用于指向上一个节点. * 另外属性中添加了一个this.tail属性, 该属性指向末尾的节点 ### 二. 操作双向链表 > 双向链表的操作和单向链表的方法都是类似的. > > 只是在实现的过程中, 需要考虑更多节点之间的关系, 所以变得比单向链表复杂了一些. #### 尾部追加数据 * 我们还是先来实现尾部追加数据的方法 ```javascript // 在尾部追加数据 DoublyLinkedList.prototype.append = function (element) { // 1.根据元素创建节点 var newNode = new Node(element) // 2.判断列表是否为空列表 if (this.head == null) { this.head = newNode this.tail = newNode } else { this.tail.next = newNode newNode.prev = this.tail this.tail = newNode } // 3.length+1 this.length++ } ``` * 代码解析: * 代码1部分不用多讲, 还是通过元素创建新的节点. * 代码2部分相比之前有一些复杂, 但是还是两种情况. * 情况一: 链表原来为空 * 链表中原来如果没有数据, 那么直接让head和tail指向这个新的节点即可. * 情况二: 链表中已经存在数据 * 因为我们是要将数据默认追加到尾部, 所以这个变得也很简单. * 首先tail中的next之前指向的是null. 现在应该指向新的节点newNode: this.tail.next = newNode * 因为是双向链表, 新节点的next/tail目前都是null. 但是作为最后一个节点, 需要有一个指向前一个节点的引用. 所以这里我们需要newNode.prev = this.tail * 因为目前newNod已经变成了最后的节点, 所以this.tail属性的引用应该指向最后: this.tail = newNode即可 * 代码3部分不用多做解析, length需要+1 #### 正向反向遍历 * 链表的遍历 * 之前我们在单向链表中实现了一个toString方法, 它是一种正向的遍历. * 现在, 为了用户使用方便, 我们实现三个方法 * forwardString: 正向遍历转成字符串的方法 * reverseString: 反向遍历转成字符串的方法 * toString: 正向遍历转成字符串的方法 * 方法的相关实现: ```javascript // 正向遍历的方法 DoublyLinkedList.prototype.forwardString = function () { var current = this.head var forwardStr = "" while (current) { forwardStr += "," + current.element current = current.next } return forwardStr.slice(1) } // 反向遍历的方法 DoublyLinkedList.prototype.reverseString = function () { var current = this.tail var reverseStr = "" while (current) { reverseStr += "," + current.element current = current.prev } return reverseStr.slice(1) } // 实现toString方法 DoublyLinkedList.prototype.toString = function () { return this.forwardString() } ``` * 完成上面的代码后, 测试append方法 ```javascript // 1.创建双向链表对象 var list = new DoublyLinkedList() // 2.追加元素 list.append("abc") list.append("cba") list.append("nba") list.append("mba") // 3.获取所有的遍历结果 alert(list.forwardString()) // abc,cba,nba,mba alert(list.reverseString()) // mba,nba,cba,abc alert(list) // abc,cba,nba,mba ``` #### 任意位置插入 * 向双向链表的任意位置插入数据会有一些复杂, 考虑的情况也会有一些多. ```javascript // 在任意位置插入数据 DoublyLinkedList.prototype.insert = function (position, element) { // 1.判断越界的问题 if (position < 0 || position > this.length) return false // 2.创建新的节点 var newNode = new Node(element) // 3.判断插入的位置 if (position === 0) { // 在第一个位置插入数据 // 判断链表是否为空 if (this.head == null) { this.head = newNode this.tail = newNode } else { this.head.prev = newNode newNode.next = this.head this.head = newNode } } else if (position === this.length) { // 插入到最后的情况 // 思考: 这种情况是否需要判断链表为空的情况呢? 答案是不需要, 为什么? this.tail.next = newNode newNode.prev = this.tail this.tail = newNode } else { // 在中间位置插入数据 // 定义属性 var index = 0 var current = this.head var previous = null // 查找正确的位置 while (index++ < position) { previous = current current = current.next } // 交换节点的指向顺序 newNode.next = current newNode.prev = previous current.prev = newNode previous.next = newNode } // 4.length+1 this.length++ return true } ``` * 代码深度解析, 代码比较复杂, 我们分成三种情况: * 情况一: 将元素插入到头部(position === 0) * 事实上, 将元素插入到头部是比较简单. 只是它有分成了两种情况. * 情况一: 列表为空. 那么直接让head/tail指向newNode即可 * 情况二: 列表不为空, 这个时候需要修改原来head的prev指向新节点. 新节点的next指向原来的head. 并且head现在要指向newNode  * 情况二: 将元素插入到尾部(position === length) * 这种情况比较简答了, 因为我们在append方法中已经处理过了. * 注意: 这里不需要判断元素为空的情况, 因为在position === 0的时候, 我们已经处理过了. 所以到这里的时候, 肯定不为空.  * 情况三: 将元素插入到中间位置 * 情况三是比较复杂一些的, 但是我们理清楚它的逻辑关系也就比较简单了. * 首先, 我们需要找到正确的插入位置. 通过while循环, 这个并不难, 因为我们在单向链表的时候已经找过了. * 查找正确的位置后, 需要进行插入操作. * 首先, 你的newNode的next/prev必然要指向前后的节点, 也就是current和previous * 其次, 而current的prev需要指向newNode, 而previous的next需要指向newNode. * 逻辑搞定, 并没有想象中的复杂, 详细看图解.  * 测试一下该方法 ```javascript // 4.insert方法测试 list.insert(0, "100") list.insert(2, "200") list.insert(6, "300") alert(list) // 100,abc,200,cba,nba,mba,300 ``` * 课下思考: 代码性能能否改进一点呢? * 如果我们position大于length/2, 是否从尾部开始迭代性能更高一些呢? * 对于初学者来说, 可以作为思考. 但是先搞定上面的内容吧. ####位置移除数据 * 我们继续来做下一个功能: 通过下标值删除某个元素 ```javascript // 根据位置删除对应的元素 DoublyLinkedList.prototype.removeAt = function (position) { // 1.判断越界的问题 if (position < 0 || position >= this.length) return null // 2.判断移除的位置 var current = this.head if (position === 0) { if (this.length == 1) { this.head = null this.tail = null } else { this.head = this.head.next this.head.prev = null } } else if (position === this.length -1) { current = this.tail this.tail = this.tail.prev this.tail.next = null } else { var index = 0 var previous = null while (index++ < position) { previous = current current = current.next } previous.next = current.next current.next.prev = previous } // 3.length-1 this.length-- return current.element } ``` * 代码深度解析, 和插入一样, 可以分成三种情况: * 情况一: 删除头部的元素 * 删除头部的元素也分成两种情况. * 情况一: 链表只有一个元素, 那么将head/tail直接设置为null即可 * 情况二: 链表有多个元素, 这个时候删除头部的元素. head = head.next. head.prev = null  * 情况二: 删除尾部的元素 * 删除尾部的元素和删除头部有多个元素的情况比较相似. (也不需要考虑个数为1的情况, 因为上一种情况已经考虑了) * 将tail设置为tail的prev. tail的next设置为null即可.  * 情况三: 删除中间位置的元素 * 这种情况就需要先找到正确的位置, 还是使用while循环. * 将previous的next直接设置成current的next, 将current.next的prev设置成previous即可  * 测试removeAt方法 ```javascript // 5.removeAt方法测试 alert(list.removeAt(0)) // 100 alert(list.removeAt(1)) // 200 alert(list.removeAt(4)) // 300 alert(list) // abc,cba,nba,mba ``` #### 获取元素位置 * 下面完成下一个功能: 根据元素获取再链表中的位置 ```javascript // 根据元素获取在链表中的位置 DoublyLinkedList.prototype.indexOf = function (element) { // 1.定义变量保存信息 var current = this.head var index = 0 // 2.查找正确的信息 while (current) { if (current.element === element) { return index } index++ current = current.next } // 3.来到这个位置, 说明没有找到, 则返回-1 return -1 } ``` * 代码解析: * 这个代码的实现和单向链表一样, 不再解释. * 代码测试: ```javascript // 6.indexOf方法测试 alert(list.indexOf("abc")) // 0 alert(list.indexOf("cba")) // 1 alert(list.indexOf("nba")) // 2 alert(list.indexOf("mba")) // 3 ``` #### 根据元素删除 * 有了上面的indexOf方法, 我们可以非常方便实现根据元素来删除信息 ```javascript // 根据元素删除 DoublyLinkedList.prototype.remove = function (element) { var index = this.indexOf(element) return this.removeAt(index) } ``` * 代码解析: * 和单向链表一样, 不再解释. * 测试代码: ```javascript // 7.remove方法测试 alert(list.remove("abc")) // abc alert(list) // cba,nba,mba ``` #### 其他方法实现 * 其他四个方法, 放在一起了 ```javascript // 判断是否为空 DoublyLinkedList.prototype.isEmpty = function () { return this.length === 0 } // 获取链表长度 DoublyLinkedList.prototype.size = function () { return this.length } // 获取第一个元素 DoublyLinkedList.prototype.getHead = function () { return this.head.element } // 获取最后一个元素 DoublyLinkedList.prototype.getTail = function () { return this.tail.element } ``` * 代码解析: * 比较简单, 不再给出解释了. * 代码测试: ```javascript // 8.测试最后四个方法 alert(list.getHead()) alert(list.getTail()) alert(list.isEmpty()) alert(list.size()) ``` ### 三. 完整代码 * 给出双向链表的完整代码: ```javascript // 创建双向链表的构造函数 function DoublyLinkedList() { // 创建节点构造函数 function Node(element) { this.element = element this.next = null this.prev = null // 新添加的 } // 定义属性 this.length = 0 this.head = null this.tail = null // 新添加的 // 定义相关操作方法 // 在尾部追加数据 DoublyLinkedList.prototype.append = function (element) { // 1.根据元素创建节点 var newNode = new Node(element) // 2.判断列表是否为空列表 if (this.head == null) { this.head = newNode this.tail = newNode } else { this.tail.next = newNode newNode.prev = this.tail this.tail = newNode } // 3.length+1 this.length++ } // 在任意位置插入数据 DoublyLinkedList.prototype.insert = function (position, element) { // 1.判断越界的问题 if (position < 0 || position > this.length) return false // 2.创建新的节点 var newNode = new Node(element) // 3.判断插入的位置 if (position === 0) { // 在第一个位置插入数据 // 判断链表是否为空 if (this.head == null) { this.head = newNode this.tail = newNode } else { this.head.prev = newNode newNode.next = this.head this.head = newNode } } else if (position === this.length) { // 插入到最后的情况 // 思考: 这种情况是否需要判断链表为空的情况呢? 答案是不需要, 为什么? this.tail.next = newNode newNode.prev = this.tail this.tail = newNode } else { // 在中间位置插入数据 // 定义属性 var index = 0 var current = this.head var previous = null // 查找正确的位置 while (index++ < position) { previous = current current = current.next } // 交换节点的指向顺序 newNode.next = current newNode.prev = previous current.prev = newNode previous.next = newNode } // 4.length+1 this.length++ return true } // 根据位置删除对应的元素 DoublyLinkedList.prototype.removeAt = function (position) { // 1.判断越界的问题 if (position < 0 || position >= this.length) return null // 2.判断移除的位置 var current = this.head if (position === 0) { if (this.length == 1) { this.head = null this.tail = null } else { this.head = this.head.next this.head.prev = null } } else if (position === this.length -1) { current = this.tail this.tail = this.tail.prev this.tail.next = null } else { var index = 0 var previous = null while (index++ < position) { previous = current current = current.next } previous.next = current.next current.next.prev = previous } // 3.length-1 this.length-- return current.element } // 根据元素获取在链表中的位置 DoublyLinkedList.prototype.indexOf = function (element) { // 1.定义变量保存信息 var current = this.head var index = 0 // 2.查找正确的信息 while (current) { if (current.element === element) { return index } index++ current = current.next } // 3.来到这个位置, 说明没有找到, 则返回-1 return -1 } // 根据元素删除 DoublyLinkedList.prototype.remove = function (element) { var index = this.indexOf(element) return this.removeAt(index) } // 判断是否为空 DoublyLinkedList.prototype.isEmpty = function () { return this.length === 0 } // 获取链表长度 DoublyLinkedList.prototype.size = function () { return this.length } // 获取第一个元素 DoublyLinkedList.prototype.getHead = function () { return this.head.element } // 获取最后一个元素 DoublyLinkedList.prototype.getTail = function () { return this.tail.element } // 遍历方法的实现 // 正向遍历的方法 DoublyLinkedList.prototype.forwardString = function () { var current = this.head var forwardStr = "" while (current) { forwardStr += "," + current.element current = current.next } return forwardStr.slice(1) } // 反向遍历的方法 DoublyLinkedList.prototype.reverseString = function () { var current = this.tail var reverseStr = "" while (current) { reverseStr += "," + current.element current = current.prev } return reverseStr.slice(1) } // 实现toString方法 DoublyLinkedList.prototype.toString = function () { return this.forwardString() } } ```