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[Java教程]第三章:数据结构与算法javascript描述: 列表


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。

  1. 访问列表元素时不必关心底层的数据存储结构
  2. 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。
  3. 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)