Swift算法俱乐部：Swift 链表数据结构@(Swift)在本教程中，我们将会在Swift 3中实现链表。##Getting Started链表是一个序列化的数据项，每一个项目都作为节点（node）被引用。有两个主要类型的链表：单向链表，每个节点有一个指向到下一个节点的引用。

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双向链表，每个节点各有一个向前和向后的节点的引用。

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我们还需要去跟踪链表的开头和结尾，通常管这两个指针叫做head和tail。

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##Swift 3中实现链表这部分，我们将会在Swift 3中实现链表。记住：链表是由节点组成的。所以需要先创建基本节点类。创建一个全新的Swift Playground并且添加一个Class：swiftpublic class Node {}###值节点需要关联一个值，在Node类的中括号中添加下面的代码：swiftvar value: String init(value: String) { self.value = value}声明了一个属性，它的名字叫做value，是String类型。在我们的app中这可能是你想存储的类型。还声明了一个初始化方法，需要初始化所有非可选的属性。###Next另外，还需要一个值，每个节点都需要一个指针指向到链表中的下一个节点。在类中添加另外一个属性：swiftvar next: Node?这里声明了一个next属性，它是Node类型。注意next属性是可选，因为在链表中的最后一个节点不会指向任何的节点。###Previous我们将会实现一个双向链表，所以我们还需要一个指向之前节点的指针。在类中添加另外一个属性：swiftweak var previous: Node?>注意：为了避免所有权的循环引用，声明的previous指针是弱引用。如果你有一个节点A，它的下一个节点是B，这样A指向B，B也指向A。在某些的情况下，这样会导致节点即使在被删除以后还会存在的情况。这是我们所不希望的，所以需要让其中的一个指针为弱引用来避免出现这样的问题。###链表现在已经创建的节点还需要确定它的起点和终点。添加新的LinkedList类到playground的底部：swiftpublic class LinkedList { fileprivate var head: Node? private var tail: Node? public var isEmpty: Bool { return head == nil } public var first: Node? { return head } public var last: Node? { return tail }}这个类将会跟踪链表的开头和结尾，同样也会提供几个有用的方法。###Append处理添加一个新的节点到链表，我们将会在LinkedList类中声明一个append(value:)方法。swiftpublic func append(value: String) { // 1 let newNode = Node(value: value) // 2 if let tailNode = tail { newNode.previous = tailNode tailNode.next = newNode } // 3 else { head = newNode } // 4 tail = newNode}回顾这部分的代码：创建一个包含值的节点。记住，创建Node类的目的是让每一个项目都可以指向到之前或之后的节点。如果tailNode不为空，就意味着链表中有些东西，配置这个新的项目的previous指向到链表的tailNode，并且配置tailNode的next指向到新的项目。最后，设置链表的tail为最新创建的项目对象。###打印链表让我们试着输出链表。在LinkedList类的外面：swiftlet dogBreeds = LinkedList()dogBreeds.append(value: "Labrador")dogBreeds.append(value: "Bulldog")dogBreeds.append(value: "Beagle")dogBreeds.append(value: "Husky")在定义链表的后面，尝试打印：swiftprint(dogBreeds)你可以通过组合键：Command-Shift-Y启动调式控制台，可以看到下面的输出：LinkedList这种输出没有任何的价值，要想显示更多的有用的文字信息，可以让LinkedList类采用CustomStringConvertable协议。在LinkedList类中实现下面的代码：swift// 1extension LinkedList: CustomStringConvertible { // 2 public var description: String { // 3 var text = "[" var node = head // 4 while node != nil { text += "\(node!.value)" node = node!.next if node != nil { text += ", " } } // 5 return text + "]" }}上面代码的意思是：1. 声明了LinkedList类的扩展，并且采用CustomStringConvertible协议。这个协议希望你实现一个计算属性description，该属性是String类型。2. 声明的description属性是计算属性，它是一个只读的并且返回字符串的属性。3. 声明的text变量，它会生成整个的字符串。现在它包含一个左中括号，然后是链表的开始。4. 通过循环链表，将链表中项目的值依次添加到text中。5. 添加一个右中括号到text变量。现在，当你调用LinkedList类的print方法，将会看到一个非常美妙的链表描述："[Labrador, Bulldog, Beagle, Husky]"###访问节点尽管通过链表的next和previous方法可以很有效的去按顺序获取每个节点，但有的时候通过索引的方式对于我们来说可能会更加的简单。我们会在LinkedList类中声明一个nodeAt(index: )方法，它将返回一个指定索引的节点。 修改LinkedList中的代码：swiftpublic func nodeAt(index: Int) -> Node? { // 1 if index >= 0 { var node = head var i = index // 2 while node != nil { if i == 0 { return node } i -= 1 node = node!.next } } // 3 return nil}上面的代码是这样的：1. 添加对指定索引值的检测，看它是否为非负数。这样可以防止负数出现的无限循环。2. 循环节点，直到到达了那个指定索引值的节点，就会返回这个node。3. 如果索引值小于0，或者是大于链表的项目数，则会返回nil。###移除所有节点移除所有节点，我们只需要让head和tail为nil即可。swiftpublic func removeAll() { head = nil tail = nil}###移除单个节点移除单个节点，我们需要考虑下面的三种情况：1. 移除第一个节点，需要修改head和previous指针：

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2. 移除中间的节点，需要修改previous和next：

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3. 移除最后节点，需要修改next和tail指针：

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修改LinkedList类：swiftpublic func remove(node: Node) -> String { let prev = node.previous let next = node.next if let prev = prev { prev.next = next // 1 } else { head = next // 2 } next?.previous = prev // 3 if next == nil { tail = prev // 4 } // 5 node.previous = nil node.next = nil // 6 return node.value}1. 如果移除的节点不是第一节点则修改next指针。2. 如果移除的节点是第一节点则修改head。3. 修改删除节点的下一个节点的previous。4. 如果删除的是最后一个节点，修改tail。5. 给删除节点的previous和next赋值nil。6. 返回移除节点的值。##Generics之前，我们已经实现了可以存储字符串的基本链表类。已经提供了添加、移除和访问节点的功能。这部分，我们将会使用范式抽象出所有的类型链表。修改之前的Node类：swift// 1public class Node<T> { // 2 var value: T var next: Node<T>? weak var previous: Node<T>? // 3 init(value: T) { self.value = value }}1. 改变Node类的声明为范式类型T。2. 我们的目的是允许Node类存储任何的类型，所以构建value的类型也为T，而不是之前的String。3. 修改初始化方法。修改LinkedList类使用范式。swift// 1. Change the declaration of the Node class to take a generic type Tpublic class LinkedList<T> { // 2. Change the head and tail variables to be constrained to type T fileprivate var head: Node<T>? private var tail: Node<T>? public var isEmpty: Bool { return head == nil } // 3. Change the return type to be a node constrained to type T public var first: Node<T>? { return head } // 4. Change the return type to be a node constrained to type T public var last: Node<T>? { return tail } // 5. Update the append function to take in a value of type T public func append(value: T) { let newNode = Node(value: value) if let tailNode = tail { newNode.previous = tailNode tailNode.next = newNode } else { head = newNode } tail = newNode } // 6. Update the nodeAt function to return a node constrained to type T public func nodeAt(index: Int) -> Node<T>? { if index >= 0 { var node = head var i = index while node != nil { if i == 0 { return node } i -= 1 node = node!.next } } return nil } public func removeAll() { head = nil tail = nil } // 7. Update the parameter of the remove function to take a node of type T. Update the return value to type T. public func remove(node: Node<T>) -> T { let prev = node.previous let next = node.next if let prev = prev { prev.next = next } else { head = next } next?.previous = prev if next == nil { tail = prev } node.previous = nil node.next = nil return node.value }}所有代码已经完成，可以实地测试了：swiftlet dogBreeds = LinkedList<String>()dogBreeds.append(value: "Labrador")dogBreeds.append(value: "Bulldog")dogBreeds.append(value: "Beagle")dogBreeds.append(value: "Husky") let numbers = LinkedList<Int>()numbers.append(value: 5)numbers.append(value: 10)numbers.append(value: 15)