实战 PHP 数据结构基础之双链表

萧潇的个人博客 / 1334 / 0 / 创建于 5年前 / 更新于 5年前

什么是双链表？

上一篇实战PHP数据结构基础之单链表说到

单链表由一个一个的作为节点的对象构成的，每一个节点都有指向下一个节点的指针，最后一个节点的指针域指向空。每个节点可以存储任何数据类型。

而双链表每个节点有两个指针域，分别指向前驱和后继节点。单链表是单向的，而双链表是双向的。

常见操作

对双链表我们常见的操作有如下：

insert
insertBefore
insertAfter
insertAtFirst
insertAtLast
deleteFirst
deleteLast
delete
reverse
getNthNode
...

PHP语言实现

首先我们根据定义实现一个双链表的ListNode类。

class ListNode
{
    public $data = null;
    public $next = null;
    public $prev = null;

    public function __construct(string $data)
    {
        $this->data = $data;
    }
}

再来看链表类，首先需要3个私有属性，分别是头节点、尾巴节点和长度。

class DoubleLinkedList
{
    private $head = null;
    private $last = null;
    private $length = 0;
}

接下来还是老规矩，直接看如何实现第一个即常用的插入，这是是一个平均时间复杂度为O(n)的操作。

/**
 * 插入一个节点
 * @param string|null $data
 * @return bool
 * complexity O(n)
 */
public function insert(string $data = null)
{
    $newNode = new ListNode($data);
    if ($this->head) {
        $currentNode = $this->head;
        while ($currentNode) {
            if ($currentNode->next === null) {
                $currentNode->next = $newNode;
                $newNode->prev = $currentNode;
                $this->last = $newNode;
                $this->length++;
                return true;
            }

            $currentNode = $currentNode->next;
        }
    } else {
        $this->head = &$newNode;
        $this->last = $newNode;
        $this->length++;
        return true;
    }

}

再来看如何删除节点。

/**
 * 删除一个节点
 * @param string $data
 * @return bool|ListNode
 * complexity O(n)
 */
public function delete(string $query = null)
{
    if ($this->head) {
        $currentNode = $this->head;
        $prevNode = null;

        while ($currentNode) {
            if ($currentNode->data === $query) {
                if ($nextNode = $currentNode->next) {
                    if ($prevNode) {
                        $prevNode->next = $nextNode;
                        $nextNode->prev = $prevNode;
                    } else {
                        $this->head = $nextNode;
                        $nextNode->prev = null;
                    }

                    unset($currentNode);
                } else {
                    if ($prevNode) {
                        $this->last = $prevNode;
                        $prevNode->next = null;
                        unset($currentNode);
                    } else {
                        $this->head = null;
                        $this->last = null;
                    }
                }

                $this->length--;
                return true;
            }

            $prevNode = $currentNode;
            $currentNode = $currentNode->next;
        }
    }

    return false;
}

反转双链表也不是很复杂。

public function reverse()
{
    if ($this->head !== null) {

        if ($this->head->next !== null) {
            $reversedList = null;
            $currentNode = $this->head;

            while ($currentNode !== null) {
                $next = $currentNode->next;
                $currentNode->next = $reversedList;
                $currentNode->prev = $next;

                $reversedList = $currentNode;
                $currentNode = $next;

            }

            $this->last = $this->head;
            $this->head = $reversedList;
        }
    }
}

双链表其他操作的详细实现可以参考这里。

双链表是链表这种链式存取数据结构中相对于单链表比较特殊的部分，同样属于链表结构的还有单链表，环形链表和多链表。