第三章：数据结构与算法javascript描述：列表

时间：2015-10-06 00:37:57 阅读：369 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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在日常生活中，人们经常使用列表：待办事项列表，购物清单，十佳榜单，最后十名榜单等。计算机也在使用列表，尤其是列表中元素保存的是太多时。当不需要一个很长的序列中查找元素，或对其进行排序时，列表显得尤为有用。反之，如果数据结构非常复杂，列表的作用就没有那么大了。

本章展示了如果创建一个简单的列表类，我们首先给列表给出抽象的数据类型定义，然后描述如何实现抽象数据类型（ADT），最后，分析几个列表适合解决的实际问题。

一，列表的抽象数据类型定义

为了设计列表的抽象数据类型，需要给出列表的定义，包括列表应该有哪些属性，应该在列表上执行哪些操作。

列表是一组有序的数据，每个列表中的数据项称为元素。在javascript中，列表中的元素可以是任意数据类型。列表中可以保存多少元素并没有限定（在实际使用时会受到程序内存的限制）。

不包含任何元素的列表称为空列表。列表中包含元素的个数称为列表的length。在内部的实现上，用一个变量的listSize保存列表中元素的个数。可以在列表的末尾append一个元素，也可以给列表起始位置insert一个元素。使用remove方法从列表中删除元素，使用clear方法清空列表中的所有的元素。

还可以使用toString()方法显示列表中所有的元素，使用getElement()方法显示当前元素。列表中拥有描述元素位置的属性。列表有前有后（front和end）,使用next()方法可以从当前元素移动到下一个元素，使用prev()方法可以移动当前元素到上一个元素。还可以使用moveTo(n)方法直接移动到指定的位置。currPos属性表示列表中当前的位置。

列表的抽象数据类型并未指明列表的存储结构，在本章的实现中，我们使用一个dataStore来存储元素。

列表的抽象数据定义。

listSize(属性)	列表中元素的个数
pos（属性）	列表的当前位置
length（属性）	返回列表中元素的个数
clear（方法）	清空列表中所有的元素
toString(方法)	返回列表中的字符串形式
getElement（方法）	返回当前位置的元素
insert（方法）	在现有元素后插入新元素
append(方法)	在列表末尾增加新元素
remove（方法）	从列表中删除元素
front(方法)	将列表中的当前元素设置到第一个元素
end（方法）	将列表中的当前元素位置移动到最后一个
prev（方法）	将当前位置后移一位
next（方法）	将当前位置前移一位
currPos（方法）	返回列表的当前位置
moveTo（方法）	将当前位置移动到指定位置

二，实现列表类

根据上面定义的列表抽象数据类型，可以直接实现一个List类，让我们从定义构造函数开始，虽然它本身并不是列表抽象数据类型的一部分。

    function List() {
        this.listSize = 0;
        this.pos = 0;
        this.dataStore = [];//创建一个空数组保存列表的元素
        this.clear = clear;
        this.find = find;
        this.toString = toString;
        this.insert = insert;
        this.append = append;
        this.remove = remove;
        this.front = front;
        this.end = end;
        this.prev = prev;
        this.next = next;
        this.length = length;
        this.currPos = currPos;
        this.moveTo = moveTo;
        this.getElement = getElement;
        this.contains = contains;
    }

1.append: 给列表添加元素

我们实现的第一个方法是append()，该方法给列表的下一个位置添加一个新的元素，这个位置刚好等于变量listSize的值。

    function append(element) {
        this.dataStore[this.listSize++] = element;
    }

当新元素就位后，变量的listSize就增加1

2.remove：从列表中删除元素

接下来我们看一下如何从列表中删除一个元素。remove()方法是List类中较难实现的一个方法。首先，要在列表中找到该元素，然后删除它。并且调整底层数组对象以填补删除元素后留下的空白。好消息是可以使用splice()方法来简化这一过程，我们先从一个辅助方法find()开始，该方法用于查找要删除的元素。

3.find在列表中查找某一元素

find()方法通过数组对象dataStore进行迭代，查找给定的元素。如果找到，就返回该元素的位置。如果找不到，返回-1.这是在数组中找不到元素时返回的标准值。我们可以在remove()方法中利用此值做错误校验。

remove方法使用find()方法返回的位置对数组dataStore进行截取。数组改变后，将变量listSize的值减1。以反映列表的最新长度。如果元素删除成功，则返回true,否则返回false.

    function remove(element) {
        var foundAt = this.find(element);
        if (foundAt > -1) {
            this.dataStore.splice(foundAt,1);
            --this.listSize;
            return true;
        }
        return false;
    }

4.length列表中有多少个元素

length()返回列表中元素的个数。

    function length() {
        return this.listSize;
    }

5.toStirng：显示列表中的元素

现在可以创建一个方法，用来显示列表中元素。下面是一段简短的代码，实现了toString()方法。

    function toString() {
        return this.dataStore;
    }

严格的来说，此方法返回的是一个数组，而不是一个字符串，但它的目的是为了显示当前的一个状态，因此返回一个数组就足够了。

我们暂时测试下目前实现的代码，检验我们之前创建的方法。

    var names = new List();
    names.append(‘锤锤‘);
    names.append(‘牛牛‘);
    names.append(‘豆豆‘);
    console.log(names.dataStore);//["锤锤", "牛牛", "豆豆"]
    names.remove(‘牛牛‘);

    console.log(names.dataStore);//["锤锤", "豆豆"]

6.insert: 向列表中插入一个元素

接下来我们要讨论的方法是insert()。如果在前面的列表中删除“牛牛”，现在又想将它放回原来的位置，该怎么办？insert()方法需要知道元素插入到什么位置（因此，现在的实现方法是假设插入到列表中某个元素之后，知道足额写后，就可以定义insert()方法啦）。

    function insert(element, after) {
        var insertPos = this.find(after);
        if (insertPos > -1) {
            this.dataStore.splice(insertPos + 1, 0 ,element);
            ++this.listSize;
            return true
        }
        return false;
    }

实现的过程中，insert()方法使用到find()方法，find()方法会找到传入的after参数在列表中的位置，找到该位置后，使用splice()得到将元素插入该位置后，然后将变量listSize加1并返回true.表明插入成功。

7.clear：清空列表中的所有元素。

接下来，我们需要一个方法清空列表中所有元素，为插入新元素腾出空间。

    function clear() {
        delete this.dataStore;
        this.dataStore = [];
        this.listSize = this.pos = 0;
    }

clear()方法使用delete操作符删除数组dataStore,接着创建新的空数组。最后一行将listSize和pos值设为0，表明是一个空的新列表。

8.判定给定值是否在列表中

当需要判断一个给定值是否在列表中时，contains()方法就变得很有用。下面是该方法定义：

    function contains(element) {
        for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
            if (this.dataStore[i] == element) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

9.遍历列表

最后的一组方法允许用户在列表上自由移动，最后一个方法getElement()返回列表当前的元素

    function front() {
        this.pos = 0;
    }

    function end() {
        this.pos = this.listSize - 1;
    }

    function prev() {
        if (this.pos > 0) {
            --this.pos;
        }
    }

    function next() {
        if (this.pos < this.listSize - 1) {
            ++this.pos;
        }
    }

    function currPos() {
        return this.pos;
    }

    function moveTo(position) {
        this.pos = position;
    }

    function getElement() {
        return this.dataStore[this.pos]
    }

现在我们创建一个由姓名组成的列表，来展示怎么使用它。

    var names = new List();
    names.append(‘锤锤‘);
    names.append(‘牛牛‘);
    names.append(‘豆豆‘);
    names.append(‘羊羊‘);
    names.append(‘兔兔‘);
    names.append(‘花花‘);

现在移动到列表中的第一个元素，并且显示它。

    names.front();
    console.log(names.getElement());//显示 “锤锤”

接下来向前移动一个单位并显示它：

    names.next();
    console.log(names.getElement()); //显示 “牛牛”

上面的代码展示这些行为实际上是迭代器的概念，这也是接下来要讨论的内容。

3.使用迭代器访问列表

使用迭代器，可以不必关系数据的内部存储方式。以实现对列表的遍历。前面提到的方法fornt()，end(),prev(),next()和currPos就实现了List类的一个迭代器。以下是和使用数组索引的方式相比，使用迭代器的一些优点。

访问列表元素时不必关心底层的数据存储结构
当为列表添加一个元素时，索引的值就不对了，此时只用更新列表，而不用更新迭代器。
可以用不同类型的数据存储方式实现List类，迭代器为访问列表里的元素提供了统一的方式。

了解了这些优点后，我使用一个迭代器遍历列表的例子：

    for(names.front(); names.currPos() < names.length(); names.next()) {
        console.log(names.getElement())
    }

在for循环的一开始，将列表中的当前位置设置为第一个元素。只要currPos的值小于列表的长度，就一直循环，每一次循环都调用next()方法将当前的位置向前移动一位。

同理，还可以从后向前遍历列表，代码如下：

    for (names.front(); names.currPos() >= 0; names.prev()) {
        console.log(names.getElement())
    }

循环从列表的最后一个元素开始，当当前位置大于或等于0时，调用prev()方法后移一位。

迭代器只是用来在列表上随意移动，而不应该和人和为列表增加或删除元素的方法一起使用。

四，一个基于列表的应用。

1.读取文本

为了展示如何使用列表，我们实现一个类似Redbox的租赁自助查询系统。

var _movies = "(1)RogueTrader(《魔鬼营业员》)NNN(2)TradingPlaces(《颠倒乾坤》)NNN(3)WallStreet(《华尔街》)NNN(4)WallStreet2:MoneyNeverSleeps(《华尔街2：金钱永不眠》)NNN(5)BoilerRoom(《开水房》)NNN(6)GlengarryGlen Ross(《拜金一族》)NNN(7)Enron:TheSmartestGuysInTheRoom(《安然风暴:屋内聪明人》)NNN(8)Trader(《交易员》)NNN(9)AmericanPsycho(《美国精神病人》)NNN(10)BonfireoftheVanities(《虚荣的篝火》)";
var movies = _movies.split("NNN");

上面的split()程序将字符串分割为数组，多一个空格，虽然多一个空格无伤大雅，但是在比较字符串时是个灾难，因此，我们需要在循环里使用trim()方法删除每个数组元素末尾的空格。要是有一个函数能将这些操作封装起来就再好不过了。

   function createArr(file){
      var arr = file.split("NNN");
      for (var i = 0; i < arr.length; ++i) {
         arr[i] = arr[i].trim();
      }
      return arr;
   }

2.使用列表管理影碟租赁

下面要将数组保存到一个列表，代码如下：

    var movieList = new List();

    for (var i = 0;  i < movies.length; ++i) {
        movieList.append(movies[i])
    }

现在可以写一个函数来显示影碟清单了：

    function displayList(list) {
        for (list.front(); list.currPos() < list.length(); list.next()) {
            console.log(list.getElement())
        }
    }

displayList()函数对于原生的数据类型没有什么问题，比如由字符串组成的列表。但是它用不了自定义类型。比如我们将下面定义的Customer对象。让我对它稍微做修改，让它可以发现列表是由Customer对象组成的。这样就可以对应的进行显示了。下面是重新定义的displayList()函数：

    function displayList(list) {
        for (list.front(); list.currPos() < list.length(); list.next()) {
            if (list.getElement() instanceof Customer) {
                console.log(list.getElement()[‘name‘] + ", " + 
                    list.getElement()["movie"]
                    );
            }

            else {
                console.log(list.getElement())
            }
        }
    }

对于列表中的每一个元素，都使用instanceof操作符判断元素是否是Customer对象。如果是，就使用name和movie做索引。得到客户检出的值。如果不是，就返回该元素即可。

现在已经有了movies,还需要创建一个新的列表，Customers,用来保存在系统中检出电影的客户：

    var customers = new List();

该列表包含Customer对象，该对象由用户的姓名和用户检出电影组成。下面是Costomer对象的构造函数。

    function Customer(name, movie) {
        this.name = name;
        this.movie = movie;
    }

接下来，需要创建一个允许用户检出的电影函数。该函数有两个参数：客户端姓名和客户想要检出的电影。如果改电影目前可以租赁，该方法会从清单里删除该元素，同时加入客户列表customers.这个操作会用到列表的contains()方法。

下面是用于检出电影的函数：

    function checkout(name, movie, filmList, customerList) {
        if (movieList.contains(movie)) {
            var c = new Customer(name, movie);
            customerList.append(c);
            filmList.remove(movie)
        }
        else {
            console.log(movie + "is not available")
        }
    }

下面使用简单的代码测试checkout函数

    var movies =  createArr(_movies);
    var movieList = new List();
    var customers = new List();
    for (var i = 0; i < movies.length; ++i) {
        movieList.append(movies[i])
    }

    //显示xx
    displayList(movieList)

    checkout("RogueTrader","交易员",movieList,customers);
    //xx

    displayList(customers)

对于列表的方法，就更新至此，可以根据自己的需要，增加更健壮的方法去实现。

符:测试代码

    function List() {
        this.listSize = 0;
        this.pos = 0;
        this.dataStore = [];//创建一个空数组保存列表的元素
        this.clear = clear;
        this.find = find;
        this.toString = toString;
        this.insert = insert;
        this.append = append;
        this.remove = remove;
        this.front = front;
        this.end = end;
        this.prev = prev;
        this.next = next;
        this.length = length;
        this.currPos = currPos;
        this.moveTo = moveTo;
        this.getElement = getElement;
        this.contains = contains;
    }

    //给列表添加元素
    function append(element) {
        this.dataStore[this.listSize++] = element;
    }

    //find查找方法
    function find(element) {
        for (var i = 0;i < this.dataStore.length; ++i) {
            if (this.dataStore[i] == element) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //remove方法
    function remove(element) {
        var foundAt = this.find(element);
        if (foundAt > -1) {
            this.dataStore.splice(foundAt,1);
            --this.listSize;
            return true;
        }
        return false;
    }

    //length
    function length() {
        return this.listSize;
    }

    //toString
    function toString() {
        return this.dataStore;
    }

    //insert
    function insert(element, after) {
        var insertPos = this.find(after);
        if (insertPos > -1) {
            this.dataStore.splice(insertPos + 1, 0 ,element);
            ++this.listSize;
            return true
        }
        return false;
    }

    //clear
    function clear() {
        delete this.dataStore;
        this.dataStore = [];
        this.listSize = this.pos = 0;
    }

    //contains判断给定值是否在列表中
    function contains(element) {
        for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
            if (this.dataStore[i] == element) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    function front() {
        this.pos = 0;
    }

    function end() {
        this.pos = this.listSize - 1;
    }

    function prev() {
        if (this.pos > 0) {
            --this.pos;
        }
    }

    function next() {
        if (this.pos < this.listSize - 1) {
            ++this.pos;
        }
    }

    function currPos() {
        return this.pos;
    }

    function moveTo(position) {
        this.pos = position;
    }

    function getElement() {
        return this.dataStore[this.pos]
    }

    //var names = new List();
    //names.append(‘锤锤‘);
    //names.append(‘牛牛‘);
    //names.append(‘豆豆‘);
    //names.append(‘羊羊‘);
    //names.append(‘兔兔‘);
    //names.append(‘花花‘);

    //console.log(names.dataStore);

    //names.front();
    //console.log(names.getElement());//显示 “锤锤”

    //names.next();

    //console.log(names.getElement()); //显示 “豆豆”

    //  for(names.front(); names.currPos() < names.length(); names.next()) {
    //     console.log(names.getElement())
    // }

    var _movies = "(1)RogueTrader(《魔鬼营业员》) NNN(2)TradingPlaces(《颠倒乾坤》)NNN(3)WallStreet(《华尔街》)NNN(4)WallStreet2:MoneyNeverSleeps(《华尔街2：金钱永不眠》)NNN(5)BoilerRoom(《开水房》)NNN(6)GlengarryGlen Ross(《拜金一族》)NNN(7)Enron:TheSmartestGuysInTheRoom(《安然风暴:屋内聪明人》)NNN(8)Trader(《交易员》)NNN(9)AmericanPsycho(《美国精神病人》)NNN(10)BonfireoftheVanities(《虚荣的篝火》)   ";

   function createArr(file){
      var arr = file.split("NNN");
      for (var i = 0; i < arr.length; ++i) {
         arr[i] = arr[i].trim();
      }
      return arr;
   }

   var movies =  createArr(_movies)

   //将数组保存到一个列表
   var movieList = new List();

    for (var i = 0;  i < movies.length; ++i) {
        movieList.append(movies[i])
    }

    //console.log(movieList)
    var customers = new List(); 

    //显示影碟清单
    function displayList(list) {
        for (list.front(); list.currPos() < list.length(); list.next()) {
            if (list.getElement() instanceof Customer) {
                console.log(list.getElement()[‘name‘] + ", " + 
                    list.getElement()["movie"]
                    );
            }

            else {
                console.log(list.getElement())
            }
        }
    }

    //displayList(movieList.dataStore)

    function Customer(name, movie) {
        this.name = name;
        this.movie = movie;
    }

    //检出电影的函数
    function checkout(name, movie, filmList, customerList) {
        if (movieList.contains(movie)) {
            var c = new Customer(name, movie);
            customerList.append(c);
            filmList.remove(movie)
        }
        else {
            console.log(movie + "is not available")
        }
    }

    displayList(movieList)

第三章：数据结构与算法javascript描述：列表

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