JavaScript で単一リンクリストを実装する方法

こんにちは、リンク リストのこのシリーズへようこそ。前回の記事では、リンク リストの定義、用語、配列との違い、リンク リストの種類など、リンク リストの基本について学びました。リンク リストの実装についてさらに深く掘り下げると約束したので、始めましょう。

コース概要

1. はじめに
2. 単一リンクリストの実装
   • 新しいノードの作成
   • 先頭に挿入
   • 最後に挿入
   • ノードを削除する
   • ノードを検索
   • リストを確認する
3. 結論

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導入

前の記事で学んだように、リンク リストはプログラミングの世界における基本的なデータ構造です。これらはノードで構成され、各ノードにはデータと、シーケンス内の次のノード (単一リンク リストの場合) または次と前のノードの両方 (二重リンク リストの場合) への参照 (またはリンク) が含まれます。配列とは異なり、リンク リストは連続したメモリ位置に要素を格納しないため、効率的な挿入と削除が可能です。

リンク リストの概念を理解することは、データ構造とアルゴリズムを習得するために非常に重要です。この記事では、単一リンク リストの基本から始めて、リンク リストの実装について詳しく説明します。

単一リンクリストの実装

単一リンク リストは最も単純なタイプのリンク リストで、各ノードがシーケンス内の次のノードを指します。下の画像のようになります。

ここで、単一リンク リストの基本操作の実装を開始します。しましょうか?

新しいノードの作成

新しい Node クラスを作成することから始めましょう。 Node クラスには、ノードのデータを受け取るコンストラクターと、最初は null に設定される次のポインターがあります。

// Node class for Singly Linked List
class Node {
  constructor(data) {
    this.data = data;
    this.next = null;
  }
}

この新しく作成された Node クラス (リンク リスト内のノードを表す) は、以下のように視覚化できます。

先に進む前に、リンク リストの操作を保持する SinglyLinkedList クラスの新しいインスタンスを作成しましょう。

// Singly Linked List class
class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }

  // Operations come here ?
}

先頭に挿入

class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }
  // Previous `SinglyLinkedList` class codes here ?
  // .
  // .
  // .
  // Insert at the beginning
  insertAtBeginning(data) {
    const newNode = new Node(data); // Create a new node with the given data
    newNode.next = this.head; // Set the new node's next pointer to the current head
    this.head = newNode; // Update the head to be the new node
  }

  // Other operations come here ?
  // .
  // .
  // .
}

説明: 先頭に挿入することは、新しい人が先頭の列に加わるようなものです。彼らは新しい一人称となり、以前の一人称にリンクします。

最後に挿入

class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }
  // Previous `SinglyLinkedList` class codes here ?
  // .
  // .
  // .
  // Insert at the end
  insertAtEnd(data) {
    const newNode = new Node(data); // Create a new node with the given data

    // check if the list does not have a head i.e the list is empty
    // NOTE: Every non-empty linked list will have a head
    if (!this.head) {
      this.head = newNode; // If the list is empty, set the new node as the head
      return;
    }
    let current = this.head; // Start at the head of the list
    while (current.next) {
      current = current.next; // Move to the next node in the list by updating the current node
    }
    current.next = newNode; // Set the next pointer of the last node to the new node
  }

  // Other operations come here ?
  // .
  // .
  // .
}

説明: 最後に挿入することは、誰かが行の最後に加わるようなものです。最後まで歩いて最後の人を見つけ、その人を新しい人にリンクする必要があります。

ノードの削除

class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }

  // Previous `SinglyLinkedList` class codes here ?
  // .
  // .
  // .

  // Delete a node
  deleteNode(data) {
    if (!this.head) return; // If the list is empty, do nothing
    if (this.head.data === data) {
      this.head = this.head.next; // If the node to delete is the head, update the head to the next node
      return;
    }
    let current = this.head;
    while (current.next) {
      if (current.next.data === data) {
        current.next = current.next.next; // If the node to delete is found, update the next pointer to skip it
        return;
      }
      current = current.next;
    }
  }

  // Other operations come here ?
  // .
  // .
  // .
}

説明: ノードの削除は、列の真ん中にいる人が退席を決意するようなものです。私たちはその人を見つけて、前の人と後の人を結びつけます。

ノードを検索する

class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }

  // Previous `SinglyLinkedList` class codes here ?
  // .
  // .
  // .

  // Search note
  search(data) {
    let current = this.head; // Start at the head of the list
    while (current) {
      if (current.data === data) {
        // If the data is found, return true
        return true;
      }
      current = current.next; // Move to the next node
    }
    return false;
  }

  // Other operations come here ?
  // .
  // .
  // .
}

説明: ノードの検索は、列内の特定の人を見つけようとするのと似ています。私たちは先頭から始めて、見つけるか最後尾に到達するまで、一人一人に質問します。

リストをたどる

class SinglyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = null;
  }
  // Previous `SinglyLinkedList` class codes here ?
  // .
  // .
  // .
  traverse() {
    let current = this.head; // Start at the head of the list
    while (current) {
      console.log(current.data); // Print the data of the current node
      current = current.next; // Move to the next node
    }
  }
}

// End of class

説明: トラバースは、ラインを歩いて各人に挨拶するようなものです。私たちは先頭からスタートして、最後まで進み続けます。

結論

この記事では、リンク リストの基本操作と、それを JavaScript で実装する方法について学びました。次の記事では、二重リンクリストについて学びます。

リンクされたリストをマスターするには練習が必要であることを覚えておいてください。引き続き問題を解決し、さまざまなシナリオでこれらのデータ構造を実装します。

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