ruby中最好的链表没有扩展数组？

Question

在不使用/扩展Array类的情况下在Ruby中实现链表的最佳方法是什么？这是我过去使用的一个实现,但它似乎不是最好的方法:

class Node

    attr_accessor :value, :next_node

    def initialize(value = nil)
        @value = value
    end

    def to_s
        @value
    end

end

class SinglyLinkedList

    attr_accessor :head

    def initialize(first_value=nil)
        @head = Node.new(first_value) if first_value
    end

    def add(value)
        #adds a new node to the list, amakes it the new head and links it to the former head
        new_node = Node.new(value)
        new_node.next_node = @head

        @head = new_node
    end

    def remove
        @head = @head.next_node
    end
end

Answer 1

我假设你正在实施这个以进行自我教学,否则它没有任何意义.只是使用Array,这是ruby的列表实现.

在我看来,你应该用C编写这些练习,因为实现链表的重点是更接近机器并更好地理解它是如何工作的.C是一种更好的工具,可以完成这项任务,了解计算机的工作原理.

这就是在大学教授经典链表的方式:O(n)插入,O(n)搜索和O(n)删除.之后,大多数书籍讨论了有关它的改进.

我写了一篇文章,并没有对它进行任何测试,但这应该给你一个想法,并希望能够纠正你发现的任何错误.(更新:@Nitesh发现了一个错字,并修复了它.希望它现在有一些测试).

class Node
    attr_accessor :value, :next

    def initialize(value = nil)
        @value = value
    end

    def to_s
        @value
    end
end

class SinglyLinkedList

    attr_accessor :head

    def initialize(first_value=nil)
      @head = Node.new(first_value) if first_value
    end

    def add(value)
      if head.nil?
        head = Node.new(value)
      else
        current_node = @head
        while current_node.next
          current_node = current_node.next
        end
        current_node.next = Node.new(value)
      end
    end

    def find(value)
      current_node = head
      while current_node != nil
        return current_node if current_node.value == value
        current_node = current_node.next
      end
      nil
    end

    def remove(value)
      if head.value == value
        head = head.next
      else
        current_node = head.next
        prev_node = head
        while current_node
          if current_node.value == value
            prev_node.next = current_node.next
            return true
          end
          prev_node = current_node
          current_node = current_node.next
        end
        nil
      end
    end
end

Answer 2

我最近遇到了一个有趣的链表实现(不确定哪里不幸),Node该类实现了插入和删除方法.以下是Node双链表的类,但相同的原则适用于单链表.

class Node
  protected
  attr_writer :prev, :next

  public
  attr_reader :value, :prev, :next

  def initialize(value)
    @value = value
  end

  def remove
    @prev.next = @next if @prev
    @next.prev = @prev if @next
    @next = @prev = nil
  end

  def insert_after(node)
    remove

    @next = node.next
    @next.prev = self if @next
    @prev = node
    node.next = self
  end
end

我发现这个实现很有趣,因为我发现它非常通用.Node只需要a 就可以开始构建列表并对其进行操作.

head = Node.new(1)

middle = Node.new(2)
middle.insert_after(head)

tail = Node.new(3)
tail.insert_after(middle)

middle.remove

在此实现之上,您可以构建一个非常容易理解的更高级的API.以下是一个LinkedList或更完整版本的Deque.列表本身是子类,Node并链接到列表的头部和尾部.

class ListNode < Node
  protected :remove # prevent incorrect access to Node methods

  def initialize
    @next = @prev = self
  end

  def head
    @next unless @next == self
  end

  def tail
    @prev unless @prev == self
  end

  def add_to_head(node)
    node.insert_after(self)
  end

  def add_to_tail(node)
    node.insert_after(self.prev)
  end

  def each(&block)
    return enum_for(:each) unless block_given?
    node = @next
    while node != self
      yield node
      node = node.next
    end
  end

  def to_a
    each.collect {|node| node.value }
  end
end

以下是它如何在实践中使用:

# create a new list
list = ListNode.new

# add some items to the head or tail
list.add_to_head(Node.new('Hello'))
list.add_to_tail(Node.new('World'))
list.to_a # => ["Hello", "World"]

# remove items from the head
list.head.remove
list.to_a # => ["World"]
list.head == list.tail # => true

# remove items from the tail
list.tail.remove
list.to_a # => []

更好的是each允许我们使用任何Enumerable函数来搜索和遍历节点的方法:

list = ListNode.new
list.add_to_head(Node.new(1))
list.add_to_head(Node.new(2))
list.add_to_head(Node.new(3))
list.add_to_head(Node.new(4))

# list each value
list.each {|node| puts node.value }

# select all nodes with values greater than 2
list.each.select {|node| node.value > 2 }

# find the first node with a value of 4
list.each.find {|node| node.value == 4 }