【5】js集合的实现-JavaScript学习数据结构集合数据结构的概念集合（Set，或简称集），是数学中的概念，是指

集合数据结构的概念

集合（Set，或简称集），是数学中的概念，是指具有某个特定性质的事物的总体，里面的每个事物称为集合的一个元素。如所有的自然数就是一个集合，在数学中的表示为：N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, …}。不仅仅是数字，集合的元素可以是任何事物，可以是人，可以是物，也可以是字母或数字等。如下图所示，一些多边形凑在一起也组成了一个集合。创建一个集合其实就是把事物进行归类，一类东西就是一个集合。

一个包括一些多边形的集合

集合具有的特性包括：

无序性：集合里的东西是没有属性的，这也是其作为一种数据结构与列表的不同。如动物（集合）包括：狗、猫、鱼……，这里各种动物的罗列是没有先后关系的。
互异性：同一个集合里的元素是不相同的，即每个只出现一次。如动物（集合）包括：狗、狗、猫。鱼……，这里说了两遍狗，是不行的。
确定性：对于一个集合，某个元素那么在这个集合里，要么不在这个集合里，在不在的结果是确定的。如“大象”在不在动物集合里？“杯子”在不在动物集合里。

数据结构中的集和数学中的集是一样的，在集中，数据项是无序的，也不允许存在相同数据项。集支持添加、删除和查找项目。一些语言内建对集的支持，而在其它语言中，可以利用散列表实现集，JavaScript中即可以用对象来实现。

对象实现集合

JavaScript中有原生就有Set类，但是这也是语言给我们封装好的，虽然可以直接拿来用，但是作为学习，有必要自己来实现Set，而不是仅仅会使用而已。上面我们已经对集合的概念有了认识，要实现集合，那首先要确定集合应该具有哪些操作。

add(element)：向集合中添加一个新元素
delete(element)：删除一个元素
clear()：清空整个集合
has(element)：集合中有没有某个元素，返回Boolean
size()：集合中有多少元素，返回数量，同数组的length
values：将集合返回成一个数组，数组包含结合所有的元素

class Set {
    constructor() {
        this.items = {};
    }

    has(element) {
        //return element in this.items;
        // return this.items.hasOwnProperty(element);
        return Object.prototype.hasOwnProperty.call(this.items, element)
    }

    add(element) {
        if (!this.has(element)) {
            this.items[element] = element;
            return true;
        }
        return false;
    }

    delete(element) {
        if (!this.has(element)) {
            return false;
        } else {
            delete this.items[element];
            return true;
        }
    }

    clear() {
        this.items = {}
    }

    size() {
        let counter = 0;
        for (let key in this.items) {
            //这里还要验证集合（对象）中自己有该属性，而不是原型上的属性
            if (this.items.hasOwnProperty(key)) {
                counter++;
            }
        }
        return counter;
    }

    values() {
        // return Object.values(this.items)
        let result = [];
        for (let key in this.items) {
            if (this.items.hasOwnProperty(key)) {
                result.push(key)
            }
        }
        return result;
    }
}

在JavaScript中，利用对象来自己实现集合非常容易，因为JavaScript中已经内置了大量好用的对象的方法。

obj.hasOwnProperty(property) / property in obj：对象中是否有某个元素（属性），返回Boolean
Object.values(obj)，Object.keys(obj)：对象变成数组
for in：遍历的是对象的属性

for (x in object) {
  statement
}

//里面的x表示属性

对象的方法有很多，之前的文章对数组的常用方法已经有了一个梳理，并且自己去实现这些方法。但对于对象的很多方法，有时间再认真捋一遍，以及对象和数组之间的关系，虽然数组也是对象，但在使用中（API boy），两者还是有些区别。

集合的运算

数学中的集合运算

集合源于数学中的概念，这里数据结构集合的元素也是和数学是一模一样的。包括并集、交集、差集、子集。

集合的运算

并集（unionSet）：对于给定的两个集合，返回一个包含两个集合中所有元素的新集合。
交集（）：对于给定的两个集合，返回一个包含两个集合中共有元素的新集合。
差集：对于给定的两个集合，返回一个包含所有存在于第一个集合且不存在于第二个集合的元素的新集合。
子集：验证一个给定集合是否是另一集合的子集。

集合运算JavaScript的实现

//并集：创建一个新集合，把要运算的两个集合都add到新集合里去
union(otherSet) {
        const unionSet = new Set();
        this.values().forEach(x => unionSet.add(x));
        otherSet.values().forEach(x => unionSet.add(x));
        return unionSet;
}

//交集：创建一个新集合，两重循环遍历（短的在外侧，为性能优化），将重复的add到新集合中
intersection(otherSet) {
        const intersectionSet = new Set();
        const values = this.values();
        const otherValues = otherSet.values();
        let bigSet = values;
        let smallSet = otherValues;

        if (values.length < otherValues.length) {
            bigSet = otherValues;
            smallSet = values;
        }

        smallSet.forEach(x => {
            if (bigSet.includes(x)) {
                intersectionSet.add(x)
            }
        })
        return intersectionSet;
}

//差集：创建一个新集合，把在集合1中而不在集合2中的元素add到新集合中
difference(otherSet) {
        const differenceSet = new Set();
        let values = this.values();

        values.forEach(x => {
            if (!otherSet.has(x)) {
                differenceSet.add(x)
            }
        })
        return differenceSet;
}

//子集：返回的是Boolean
isChildOf(otherSet) {

        //这里的if判断不要也可以，加上是为了性能优化，更快的判断为错
        if(this.size > otherSet.size) {
            return false;
        }
        const values = this.values();
        return values.every(x => otherSet.has(x))
}

实现结合的这些运算方法并不难，并且有很多种方法都可以，但逻辑都是一样的。在JavaScript中，实现这些逻辑，尤其是数组的遍历操作上，上面的实现过程中反复用到了数组的迭代方法，如forEach。这些方法是函数式编程的基础。至于函数式编程与OOP编程，这是一个庞大的话题，没有大量的积累是无法去体会的，这里暂且有函数式编程这个概念即可。同时，不管是OOP还是functional Programming，只是不同的编程风格，我始终觉得代码之后的想法和逻辑才是最重要的，不同编程风格只是不容工具而已。

JavaScript原生Set类

ECMAScript 2015 新增了 Set 类作为 JavaScript API 的一部分。Set类可以把数组转换成集合，利用new Set()实例化即可即可轻松创建一个集合。

//实例化传入的参数为数组
const arr = [1, 2, 3, 4, 4];
const set = new Set(arr)

//set 为集合 {1, 2, 3, 4}，会自动去除重复的4；

Set 对象允许你存储任何类型的唯一值，无论是原始值或者是对象引用，包括NaN、undefined都可以。判断里面的元素是否重复，Set判断用的是===。

const set = new Set([1, 2, 3, 4, "4"]);
//{1, 2, 3, 4, "4"}  数字4和字符4是不同的元素，不是重复的。

之前我们自己实现的Set 类实现了并集、交集、差集、子集等数学运算，然而 ES2015 原生的 Set 并没有这些功能。但是可以通过扩展运算符来快速进行集合的数学运算。具体过程为：

将集转化为数组
执行并集、交集、差集，子集运算
将结果转化为集合（并集、交集、差集返回一个新集合，子集运算返回Boolean）

扩展运算符可以将集合转化成数组。

let set = new Set(1, 2, 3, 4, 5);

console.log([...set]); //[1, 2, 3, 4, 5]

假如现在有两个集合setA和setB，现在利用原生的Set和扩展运算符来对二者进行集合运算。

let setA = new Set([1, 2, 3])
let setB = new Set([1, 2, 3, 4, 5])

//并集
let unionSet = new Set([...setA, ...setB])

//交集
let intersectionSet = new Set([...setA].filter(x => setB.has(x)))

//差集
let differenceSet = new Set([...setA].filter(x => !setB.has(x)))

//子集（返回Boolean）
let AisChildOfB = [...setA].every(x => setB.has(x))

参考资料

书籍：学习JavaScript数据结构与算法（第3版），第7章
文章：Map和Set-廖雪峰