第一节 如何用Go实现单链表

1、概念介绍

下面这副图是咱们单链表运煤车队。

每节运煤车就是单链表里的元素，每节车箱里的煤炭就是元素中保存的数据。先后车经过锁链相连，做为单链表运煤车，从1号车箱开始，每节车箱都知道后面拉着哪一节车箱，殊不知道前面是哪节车箱拉的本身。第一节车箱没有任何车箱拉它，咱们就叫它车头，第五节车箱后面拉其余车箱，咱们称为车尾。

做为单链表它最大的特色就是能随意增长车队的长度，也能随意减小车队的长度。这是比数组公交车最大的优势。

2、Go语言实现讲解

一、节点

每节车箱都由车体、绳索和煤炭构成。在Go语言中表示这种自定义组合体的类型就是结构，固然为了通用性，咱们这里要把车箱转换成节点也就是元素，煤炭转换成数据，绳索转换成指针。

type Node struct {
    data Object
    next *Node
}

用张图来描述这种对应关系。

这里结构体Node表示车箱，data表示煤炭用Object类型，next是牵着下节车箱的绳索，用指针表示。

对于车箱来讲，除了放煤炭外，还能放瓜果、衣物、饭菜等等，因此这里data的类型必须通用，固然Go里是没有Java里的Object类型的，因此咱们就本身定义了一个。

type Object interface{}

二、链表

光有车箱还不够，咱们还要描述车箱组成的车队。每一个单链表车队都有车头、车尾和车箱数量，咱们一样以结构来表现。

type List struct {
    size uint64 // 车辆数量
    head *Node  // 车头
    tail *Node  // 车尾
}

三、方法

（1）初始化

第一步就是组装单链表车队，这就是初始化。不过开始的时候车队是个空壳，一个车箱没有。

func (list *List) Init() {
    (*list).size = 0    // 此时链表是空的
    (*list).head = nil  // 没有车头
    (*list).tail = nil  // 没有车尾
}

（2）添加元素

当前的单链表是空的，因此咱们要向里面添加元素。

func (list *List) Append(node *Node) {
    (*list).head = node // 这是单链表的第一个元素，也是链表的头部
    (*list).tail = node // 同时是单链表的尾部
    (*list).size = 1    // 单链表有了第一个元素
}

如今单链表有了第一个元素，我还想再添加一个元素，固然是添加到单链表尾部。

func (list *List) Append(node *Node) {
    if (*list).size == 0 { // 无元素的时候添加
        (*list).head = node // 这是单链表的第一个元素，也是链表的头部 
        (*list).tail = node // 同时是单链表的尾部
        (*list).size = 1    // 单链表有了第一个元素
    } else { // 有元素了再添加
        oldTail := (*list).tail
        (*oldTail).next = node  // node放到尾部元素后面
        (*list).tail = node     // node成为新的尾部
        (*list).size++          // 元素数量增长
    }
}

分析上面的代码存在3处疑点，元芳你怎么看？属下认为
第一，node若是为空，则添加无任何意义；
第二，代码中存在重复的地方；
这第三么，卑职如何才能知道新增结果？
下面大卫哥顺着元芳的思路改进下代码。

func (list *List) Append(node *Node) bool {
    if node == nil {
        return false
    }
    
    (*node).next = nil
    // 将新元素放入单链表中
    if (*list).size == 0 { 
        (*list).head = node  
    } else { 
        oldTail := (*list).tail
        (*oldTail).next = node  
    }

    // 调整尾部位置，及链表元素数量
    (*list).tail = node // node成为新的尾部  
    (*list).size++      // 元素数量增长

    return true
}

（3）插入元素

一天领导让大卫哥把他小舅子安排到第一个，因而大卫哥为了拍好领导马屁。绞尽脑汁弄了一个方法。

*func (list List) Insert(node *Node) bool {

if node == nil {
    return false
}

(*node).next = (*list).head   // 领导小舅子排到以前第一名前面
(*list).head = node           // 领导小舅子成为第一名
(*list).size++
return true

}**

来托关系插队的人愈来愈多，领导的关系户不能动，只能插后面人的队了。因而大卫哥又修改了代码，增长了位置参数。

func (list *List) Insert(i uint,node *Node) bool {
    // 空的节点、索引超出范围和空链表都没法作插入操做
    if node == nil || i > (*list).size || (*list).size == 0 {
        return false
    }

    if i == 0 { // 直接排第一，也就领导小舅子才能够
        (*node).next = (*list).head
        (*list).head = node
    } else {
        // 找到前一个元素
        preItem := (*list).head
        for j := 1 ; j < i; j++ { // 数前面i个元素
            preItem = (*preItem).next
        }
        // 原来元素放到新元素后面,新元素放到前一个元素后面
        (*node).next = (*preItem).next
        (*preItem).next = preItem
    }

        (*list).size++ 

        return true
}

（4）删除元素

插队的关系户太多，影响了正常排队的人，被人投诉，大卫哥只好想办法删除一些。

func (list *List) Remove(i uint, node *Node) bool {
    if i >= (*list).size {
        return false
    }
    
    if i == 0 { // 删除头部
        node = (*list).head
        (*list).head = (*node).next
        if (*list).size == 1 { // 若是只有一个元素，那尾部也要调整
            (*list).tail = nil
        }
    } else {
        preItem := (*list).head
        for j := 1; j < i; j++ {
            preItem = (*preItem).next
        }
    
        node = (*preItem).next
        (*preItem).next = (*node).next

        if i == ((*list).size - 1) { // 若删除的尾部，尾部指针须要调整
            (*list).tail = preItem
        }
    }
    (*list).size--
    return true
}

（5）获取

为了获取某个位置的元素，咱们须要一个方法。

func (list *List) Get(i uint) *Node {
    if i >= (*list).size {
        return nil
    }

    item := (*list).head
    for j := 0; j < i ; j++ {    // 从head数i个
        item = (*item).next
    }

    return item
}

到这里基本框架已经出来了，不过还有几个接口还没实现，做为课后做业。

3、小结

单链表就和列车相似，一个接着一个，因此本节从列车类比介绍了单链表的Go语言实现。在接口实现部分大卫哥以序号做为链表中每一个节点的操做关键字。在实际应用中，咱们每每以data中的某一个字段做为操做关键字。因此这也衍生出链表的不一样接口，你们能够参考大卫哥留的连接中的代码实现做为理解。同时有些实现将表头独立出来并不存放数据，这在必定程度上简化了代码的实现。

代码下载

4、习题

（1）补全GetSize,RemoveAll,GetHead和GetTail的定义和实现。
（2）以data做为参数，考虑单链表的实现。
（3）将单链表的head独立出来，此时的head是独立的，不存放data，以下图，考虑单链表的实现，并比较这种实现。

（4）若是将head和tail都独立出来，都不存放data，此时的单链表如何实现？这样实现的代码在插入删除操做时候是否是更容易点？