专栏名称: 吴师兄学算法
和程序员小吴一起从初学者的角度学习算法,以动画的形式呈现解题的思路。每周四篇原创文章,期待你的鉴赏!
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动画:面试如何轻松手写链表?

吴师兄学算法  · 公众号  ·  · 2019-10-10 12:15

正文

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作者 | 不甘平凡的码农

来源公众号 | 不甘平凡的码农


写在前边



对于数组的学习呢,在前端中,最重要的就是数组的一些方法的使用,数组的截取、查找、反转等常用的方法;除此之外,数组另一个稍微难点就是算法题。上一周我又拿起《剑指 offer 》把关于数组的算法题刷了一遍,又总结了很多的做题技巧和有关数组的解题思路,后期会分享。


那对于链表呢,我们在项目中用到的不如数组频繁,但是面试是个重点,为什么面试官喜欢考我们链表呢?想必大家对这个问题很感兴趣,因为链表灵活、涉及到的边界条件多,又加上很多细节点,对应聘者是一个考验。


不料,暑假参加的第一个公司的就让我手写一个双向链表,并完成插入数据和删除数据的操作。当时我很蒙蔽,懵逼的不是思路,而是手写,虽然写出来了,但是很多边界条件和代码规范自我感觉不好,所以有了这些细心的总结。那么今天的主题就是徒手写链表,应聘者该如何下手?


我们通常写链表准备应聘的时候,通常背加上理解,但是过了几天又让你写。就会陌生了,虽然有点思路。还是模模糊糊,小鹿也有这个记性的“毛病”,“有毛病”就要治,怎么治?我们必须在脑海里形成一套可行的步骤和方法,在遇到手写就不用手忙脚乱,而是稳稳当当,从头到尾写出一个漂亮的链表结构及操作。


思维导图




1

熟悉结构


首先我们要知道链表的结构以及每个节点的结构,这是我们手写链表的第一步,也是学习链表的第一步。我们知道,每个链表时这样表示的:

那每个节点结构是由 数据域 针域 组成,数据域是存放数据的,而指针域存放下一结点的地址。



我们可以通过数据域访问到我们要的数据,而通过指针域访问到当前结点以后的结点,那么将这些结点串起来,就是一个链表。


那么用代码怎么来表示呢?


我们通常会用到函数,我们如果将一个函数抽象成一个结点,那么我们给函数添加两个属性,一个属性是存放数据的属性 data ,另一个属性是存放指向下一个结点的指针属性 next


你可能会问,如果我们有成千上万个结点,要定义成千上万个函数?有一个函数叫做构造函数,想必大家都听说过,声明一个构造函数就可以创造出成千上万个结点实例。


1function Node(data){
2    this.data = data;
3    this.next = null;
4}


还有一个方法就是使用类的概念,在 JavaScript 中,类的概念在 ES6 才出现,使用 Class 来声明一个类,我们可以为类添加两个属性,同上,一样可以创造出多个结点实例。


1class




    
 Node{
2    constructor(data){
3        this.data = data;
4        this.next = null;
5    }
6}


2

理清思路


如果你把链表的结构搞得明明白白了,恭喜你,成功的进入第二关,但是你只超越了百分之 20 的人,继续加油。


既然链表的结构弄明白了,那么我们开始理思路,我们就先拿最简单的单链表开刀,我们要完成两个操作,插入数据和删除数据。


如果我想插入数据,你可能会问,往哪里插呢?有几种插入的方法?


开始想,插入到单链表的头部算一种。



然后插入到单链表的中间算一种。



插入到单链表尾部又算一种。


所有可能的情况就三种。那么删除呢?想必你也想到了,也一共三种,删除头部、删除中间部分、删除尾部。


如果你觉的现在可以写代码了,那你就错了,虽然我们的思路非常清晰,但是面试官仅仅考我们思路吗?其实这一关你只打败了百分之 50% 的人,最重点、最主要的是在下一个部分,边界条件。


3

边界条件


边界条件是这五个步骤最容易犯错的一部分,因为通常考虑的不全面,导致了最后的面试未通过。如果想做好这一部分,也不难,跟着小鹿的方法走。


3.1 输入边界


首先我们先考虑用户输入的参数,比如传入一个链表,我们首先要判断链表是否为空,如果为空我们就不能让它执行下边的程序。再比如插入一个结点到指定结点的后边,那么你也要判断输入的结点是否为空,而且还要判断该结点是否存在该链表中。对于这些输入值的判断,小鹿给他同一起个名字叫做输入边界。


3.2 特殊边界


特殊边界考虑到一些特殊情况,比如插入数据,我们插入数据一般考虑到插入尾部,但是突然面试官插入到头部,插入尾部的代码并不适用于插入到头部,所以呢需要考虑这种情况,删除节点也是同样思考。其实特殊边界最主要考虑到一些逻辑上的特殊情况,考察应聘者的考虑的是否全面。小鹿给他起个名字叫做特殊边界。


4

手写代码


4.1 定义结点

1class Node{
2    constructor(data){
3        this.data = data;
4         this.next = null;
5    }
6}


4.2 增加结点


咱们就以单链表中部添加数据为例子,分解成每个步骤,每个步骤对应代码如下:


1、 保存临时地址( 4 结点的地址),需要进行遍历查找到 3 结点,也就是下列代码的 currentNode 结点。


1//先查找该元素
2let currentNode = this.findByValue(element);
3// 保存 3 结点的下一结点地址(4 结点的地址)
4let pre = currentNode.next


2、 创建新结点,将新结点( 5 结点)的指针指向下一结点指针( 4 结点地址,已经在上一步骤保存下来了)

1let newNode = new Node(value);
2newNode.next = pre;


3、 3 结点地址指向新结点( 5 结点)


1 currentNode.next = newNode;


以上步骤分析完毕,剩下的两个在头部插入和在尾部插入同样的分析方式,将这两个作为练习题,课下自己试一试这个步骤。


4.3 删除节点


删除节点也分为三种,头部、中部、尾部,咱们就删除中间结点为例进行删除,我们详细看步骤操作。


我们先看删除的全部动画,然后再分步拆分。



断开 3 结点的指针(断开 3 结点相当于让 2 结点直接指向 4 结点)


 1 let currentNode = this




    
.head;
2 // 用来记录 3 结点的前一结点
3 let preNode = null;
4 // 遍历查找 3 结点
5 while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
6        // 3 结点的前一结点
7        preNode = currentNode;
8        // 3 结点
9        currentNode = currentNode.next;
10}


让结点 2 指针指向 4 结点,完成删除。

1preNode.next = currentNode.next;


剩下的删除头结点和删除尾结点同样的步骤,自己动手尝试下。


所有代码实现:


  1/**
2 * 2019/3/23
3 * 公众号:「一个不甘平凡的码农」
4 * @author 小鹿
5 * 功能:单链表的插入、删除、查找
6 * 【插入】:插入到指定元素后方
7 * 1、查找该元素是否存在?
8 * 2、没有找到返回 -1
9 * 3、找到进行创建结点并插入链表。
10 * 
11 * 【查找】:按值查找/按索引查找
12 * 1、判断当前结点是否等于null,且是否等于给定值?
13 * 2、判断是否可以找到该值?
14 * 3、没有找到返回 -1;
15 * 4、找到该值返回结点;
16 * 
17 * 【删除】:按值删除
18 * 1、判断是否找到该值?
19 * 2、找到记录前结点,进行删除;
20 * 3、找不到直接返回-1;
21 */

22//定义结点
23class Node{
24    constructor(data){
25        this.data = data;
26        this.next = null;
27    }
28}
29
30//定义链表
31class LinkList{
32    constructor(){
33        //初始化头结点
34        this.head = new Node('head');
35    }
36
37    //根据 value 查找结点
38    findByValue = (value) =>{
39        let currentNode = this.head;
40        while(currentNode !== null && currentNode.data !== value){
41            currentNode = currentNode.next;
42        }
43        //判断该结点是否找到
44        console.log(currentNode)
45        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
46    }
47
48    //根据 index 查找结点
49    findByIndex = (index) =>{
50        let pos = 0;
51        let currentNode = this.head;
52        while(currentNode !== null && pos !== index){
53            currentNode = currentNode.next;
54            pos++;
55        }
56        //判断是否找到该索引
57        console.log(currentNode)
58        return currentNode === null ? -1 : currentNode;
59    }
60
61    //插入元素(指定元素向后插入)
62    insert = (value,element) =>{
63        //先查找该元素
64        let currentNode = this.findByValue(element);
65        //如果没有找到
66        if(currentNode == -1){
67            console






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