TS的数据结构使用实战（树）——TypeScript 类、泛型的使用实践记录 | 青训营

LunaSeki
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引言

在 TypeScript 中，泛型是一项强大的特性，它可以帮助我们编写通用的、类型安全的代码。泛型是一种参数化类型的机制，它可以在定义函数、类或接口时使用，以增加代码的通用性。通过使用泛型，我们可以编写能够适用于不同类型的代码，从而提高代码的可复用性和灵活性。泛型还可以帮助我们在编译时捕获类型错误，提供更好的类型安全性。

而数据结构，可以说是编程、计算机相关工作从业者的基本功。数据结构可通过编程语言所提供的数据类型、引用及其他操作加以实现。

本系列文章会从实践的角度去讲解一些常用的数据结构在ts中的应用实例，因为要保证数据结构的通用性，把数据结构和数据本身的类型分离开，所以就会用到ts的泛型。

树（Tree）

树是一种非常常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点可以有零个或多个子节点。

tree.png

树的种类又很多，以下是维基百科中给出的树的种类：

  • 无序树：树中任意节点的子节点之间没有顺序关系，这种树称为无序树，也称为自由树。
  • 有序树：树中任意节点的子节点之间有顺序关系，这种树称为有序树；
    • 二叉树：每个节点最多含有两个子树的树称为二叉树；
      • 完全二叉树：对于一棵二叉树，假设其深度为d（d>1）。除了第d层外，其它各层的节点数目均已达最大值，且第d层所有节点从左向右连续地紧密排列，这样的二叉树被称为完全二叉树；
        • 满二叉树：所有叶节点都在最底层的完全二叉树；
      • 平衡二叉树（AVL树）：当且仅当任何节点的两棵子树的高度差不大于1的二叉树；
      • 排序二叉树(二叉查找树（英语：Binary Search Tree))：也称二叉搜索树、有序二叉树；
    • 霍夫曼树：带权路径最短的二叉树称为哈夫曼树或最优二叉树；
    • B树：一种对读写操作进行优化的自平衡的二叉查找树，能够保持数据有序，拥有多于两个子树。

其实树的种类不止这些，但是核心的数据结构是相同的，区别只是树的维护、操作方法不同，在实际应用中，树的维护和操作方法会因树的类型和要求而异，以满足特定的需求和性能要求。

我们选用相对简单的二叉树来演示如何在TS中实现。

二叉树的类式实现

二叉树的数据存储有点像我们前面讲过的链表，本身只存储根元素（root）的信息，在通过节点之间的关系去操作数据。

interface BinaryTreeNode<T> {
  value: T;
  left: BinaryTreeNode<T> | null;
  right: BinaryTreeNode<T> | null;
}

class BinaryTree<T> {
  private root: BinaryTreeNode<T> | null;

  constructor() {
    this.root = null;
  }

  add(value: T) {
    const newNode: BinaryTreeNode<T> = {
      value: value,
      left: null,
      right: null,
    };

    if (!this.root) {
      this.root = newNode;
    } else {
      this.addNode(this.root, newNode);
    }
  }

  private addNode(node: BinaryTreeNode<T>, newNode: BinaryTreeNode<T>) {
    if (newNode.value < node.value) {
      if (node.left === null) {
        node.left = newNode;
      } else {
        this.addNode(node.left, newNode);
      }
    } else {
      if (node.right === null) {
        node.right = newNode;
      } else {
        this.addNode(node.right, newNode);
      }
    }
  }

  // 其他二叉树的操作方法
  // ...
}

通过使用泛型接口 TreeNode<T> 和泛型类 Tree<T>，我们可以构建一个通用的树数据结构。泛型约束可以确保树节点的值为特定类型，避免不正确的操作。

二叉树的函数式实现

函数式实现也是类似的方式，将树的根节点存储在闭包中，并返回树的操作方法供使用。

type BinaryTreeNode<T> = {
  value: T;
  left: BinaryTreeNode<T> | null;
  right: BinaryTreeNode<T> | null;
};

type BinaryTree<T> = {
  add: (value: T) => void;
  // 其他二叉树的操作方法
  // ...
};

function newBinaryTree<T>(): BinaryTree<T> {
  let root: BinaryTreeNode<T> | null = null;

  function add(value: T) {
    const newNode: BinaryTreeNode<T> = {
      value: value,
      left: null,
      right: null,
    };

    if (!root) {
      root = newNode;
    } else {
      addNode(root, newNode);
    }
  }

  function addNode(node: BinaryTreeNode<T>, newNode: BinaryTreeNode<T>) {
    if (newNode.value < node.value) {
      if (node.left === null) {
        node.left = newNode;
      } else {
        addNode(node.left, newNode);
      }
    } else {
      if (node.right === null) {
        node.right = newNode;
      } else {
        addNode(node.right, newNode);
      }
    }
  }

  return {
    add,
    // 其他二叉树的操作方法
    // ...
  };
}

这样，一个简单二叉树的函数式实现（工厂函数）就完成了。

讲完树之后好像没啥数据结构好讲的了，这个系列就暂时完结啦（当然如果大伙有啥数据结构想看我讲的可以评论说一下）

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