前端常用数据结构一览

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1 数组

1.1 初始化

fill方法,以及遍历赋值

// 一维数组
const arr = (new Array(7)).fill(1)

// 二维数组
const arr = new Array(7)
for(let i = 0; i < arr.length; i++){
  arr[i] = []
}

1.2 遍历方法

for循环和for of,其中for性能会稍微好一点,因为它不涉及迭代协议的开销,而且不需要解析元素的迭代器。

const arr = [2,4,6]
for(let i = 0; i < arr.length; i++){
    console.log(arr[i]) // 2,4,6
}
for(let item of arr){
    console.log(item) // 2,4,6
}

forEach和map,其中map方法会返回一个新数组

const arr = [2,4,6]
const arr2 = arr.map(item => item+1)
arr2.forEach(item => {
    console.log(item) // 3,5,7
})

1.3 常用方法

  • push方法--添加到数组的尾部
  • pop方法--删除数组尾部元素
  • unshift方法--添加到数组的头部
  • shift方法--删除数组头部元素

slice方法(不改变原数组)用数组的某个片段切出新数组,可接受两个参数,比如 (1, 3),该方法会从开始参数选取元素,直到结束参数(不包括)为止。

const arr = [1,3,5,7,9] 
const arr2 = arr.slice(1,3) // [3,5]

splice方法(改变原数组)中第一个入参是起始的索引值,第二个入参表示从起始索引开始需要删除的元素个数,从第三个位置开始的入参,都代表着需要添加到数组里的元素的值

const arr = [1,3,5]
arr.splice(1,0,8) // 1,8,3,5
arr.splice(0,2) // 3,5

更多数组方法见文章:JavaScript 数组方法总结js数组中常用的“冷门”方法:find,every,some,reduce

2 栈(Stack)

栈是一种后进先出(LIFO,Last In First Out)的数据结构,可以理解为只用 push 和 pop 完成增删的“数组”。

有两个特征:

  • 只允许从尾部添加元素(push)
  • 只允许从尾部取出元素(pop)

在栈元素出栈时,我们关心的是栈顶元素(数组的最后一个元素)

3 队列(Queue)

队列是一种先进先出(FIFO,First In First Out)的数据结构,可以理解为只用 push 和 shift 完成增删的“数组”

有两个特征:

  • 只允许从尾部添加元素(push)
  • 只允许从头部移除元素(shift)

队列元素出队时,我们关心的则是队头元素(数组的第一个元素)。

4 链表

链表和数组相似,它们都是有序的列表、都是线性结构(有且仅有一个前驱、有且仅有一个后继)。不同点在于,链表中,数据单位的名称叫做“结点”,而结点和结点的分布,在内存中可以是离散的。

结点的结构都包括了两部分的内容:数据域和指针域

{
    // 数据域
    val: 1,
    // 指针域,指向下一个结点
    next: {
        val:2,
        next: ...
    }
} 

数据域存储的是当前结点所存储的数据值,而指针域则代表下一个结点(后继结点)的引用。

4.1 链表结点的创建

// 构造函数
function ListNode(val){
  this.val = val
  this.next = null
}
const node = new ListNode(1)
node.next = new ListNode(2)

4.2 链表元素的添加

const node1 = new ListNode(1)
const node2 = new ListNode(2)
node1.next = node2

// 插入node3
const node3 = new ListNode(3)
node3.next = node1.next
node1.next = node3

4.3 链表元素的删除

// 删除node3
node1.next = node3.next

在涉及链表删除操作的题目中,重点不是定位目标结点,而是定位目标结点的前驱结点。做题时,完全可以只使用一个指针(引用),这个指针用来定位目标结点的前驱结点。比如说咱们这个题里,其实只要能拿到 node1 就行了:

const target = node1.next
node1.next = target.next

4.4 数组和链表解析

如果JS数组中定义了不同的数据类型

const arr = ['abc' , 1, {x: 2}]

对应的就是一段非连续的内存。此时,JS 数组不再具有数组的特征,其底层使用哈希映射分配内存空间,是由对象链表来实现的。

相对于数组来说,链表有一个明显的优点,就是添加和删除元素都不需要挪动多余的元素

总的来说,链表的插入/删除效率较高,而访问效率较低;数组的访问效率较高,而插入效率较低。

5 二叉树

5.1 理解树结构

  • 树的层次计算规则:根结点所在的那一层记为第一层,其子结点所在的就是第二层,以此类推。
  • 结点和树的“高度”计算规则:叶子结点高度记为1,每向上一层高度就加1,逐层向上累加至目标结点时,所得到的的值就是目标结点的高度。树中结点的最大高度,称为“树的高度”。
  • “度”的概念:一个结点开叉出去多少个子树,被记为结点的“度”。
  • “叶子结点”:叶子结点就是度为0的结点。最后一层的结点的度全部为0,所以这一层的结点都是叶子结点。

5.2 理解二叉树

  • 它可以没有根结点,作为一棵空树存在
  • 如果它不是空树,那么必须由根结点、左子树和右子树组成,且左右子树都是二叉树。
  • 注意,二叉树不能被简单定义为每个结点的度都是2的树。普通的树并不会区分左子树和右子树,但在二叉树中,左右子树的位置是严格约定、不能交换的。

上图二叉树结构编码实现

const tree = {
  val: 'A',
  left: {
	val : 'B',
        left: {
            val: 'D'
  	},
  	right: {
            val: 'E'
  	},
  },
  right: {
  	val: 'C',
        left: {
            val: 'F'
        },
        right: {
            val: 'G'
        },
  },
}

5.3 二叉树编码实现

在 JS 中,二叉树使用对象来定义。它的结构分为三块:

  • 数据域
  • 左侧子结点(左子树根结点)的引用
  • 右侧子结点(右子树根结点)的引用

在定义二叉树构造函数时,我们需要把左侧子结点和右侧子结点都预置为空:

// 二叉树构造函数
function TreeNode(val){
  this.val = val
  this.left = null
  this.right = null
}

const node = new TreeNode(1)

6 ES6中的Map

Map对象保存键值对,任何值(对象或者原始值) 都可以作为一个键或一个值。

构造函数Map可以接受一个数组作为参数

// 使用数组初始化 Map 对象
const myMap = new Map([
  ['key1', 'value1'],
  ['key2', 'value2'],
  ['key3', 'value3']
]);

// 通过键获取值
console.log(myMap.get('key1')); // 输出 'value1'
console.log(myMap.get('key2')); // 输出 'value2'
console.log(myMap.get('key3')); // 输出 'value3'

6.1 Map和Object的区别

  • Map中的键值是有序的(队列 FIFO 原则),而添加到对象中的键则不是。
  • Map的键值对个数可以从 size 属性获取,而 Object 的键值对个数只能手动计算。
  • Object 都有自己的原型,原型链上的键名有可能和你自己在对象上的设置的键名产生冲突。

6.2 Map对象的属性

size:返回Map对象中所包含的键值对个数

const myMap = new Map([['a',1],['b', 2]])
console.log(myMap.size); // 2

6.3 Map对象的方法

  • set(key, val): 向Map中添加新元素
  • get(key): 通过键值查找特定的数值并返回
  • has(key): 判断Map对象中是否有Key所对应的值,有返回true,否则返回false
  • delete(key): 通过键值从Map中移除对应的数据
  • clear(): 将这个Map中的所有元素删除
const myMap = new Map([['a',1],['b', 2]])
myMap.set('c', 3)
console.log(myMap); // {'a' => 1, 'b' => 2, 'c' => 3}
console.log(myMap.get('b')) // 2
console.log(myMap.has('c')) // true
myMap.delete('b')
console.log(myMap); // {'a' => 1, 'c' => 3}
myMap.clear()
console.log(myMap); // {size: 0}

6.4 遍历方法

  • keys():返回键名的遍历器
  • values():返回键值的遍历器
  • entries():返回键值对的遍历器
  • forEach():使用回调函数遍历每个成员
const myMap = new Map([['a',1],['b', 2]])
for(let m of myMap.keys()){
  console.log(m);
}
// a 
// b

for(let m of myMap.values()){
  console.log(m);
}
// 1 
// 2

// for...of...遍历m等同于使用map.entries()
// m 可以换成 [key, value]
for(let m of myMap.entries()){
  console.log(m);
}
// ['a', 1]
// ['b', 2]

myMap.forEach((value, key) => console.log(value, key))
// 1 'a'
// 2 'b'

6.5 Map与其他数据结构的互相转换

  • Map与对象的互换
  • JSON字符串要转换成Map可以先利用JSON.parse()转换成数组或者对象,然后再转换即可。
// object => map
const obj = {a:1,b:2}
const arr = Object.entries(obj) // [['a',1],['b', 2]]
const myMap = new Map(arr)

// map => object
const myObj = {}
for(let [key, value] of myMap){
  myObj[key] = value
}
console.log(myObj); // {a: 1,b: 2}

7 ES6中的Set

Set对象允许你存储任何类型的值,无论是原始值或者是对象引用。它类似于数组,但是成员的值都是唯一的,没有重复的值。

Set 本身是一个构造函数,用来生成Set 数据结构。Set函数可以接受一个数组(或者具有 iterable 接口的其他数据结构)作为参数,用来初始化。

7.1 Set中的特殊值

Set 对象存储的值总是唯一的,所以需要判断两个值是否恒等,遵循的是严格相等性(===)。有几个特殊值需要特殊对待:

  • +0 与 -0 在存储判断唯一性的时候是恒等的
  • undefined 与 undefined 是恒等的
  • NaN 与 NaN 是不恒等的,但是在 Set 中认为 NaN 与 NaN 相等,所有只能存在一个
const mySet = new Set([+0,-0,undefined,undefined,NaN,NaN])
console.log(mySet); // {0, undefined, NaN}

7.2 Set实例对象的属性

  • size:返回Set实例的成员总数。
console.log(mySet.size); // 3

7.3 Set实例对象的方法

  • add(value):添加某个值,返回 Set 结构本身(可以链式调用)。
  • delete(value):删除某个值,删除成功返回true,否则返回false。
  • has(value):返回一个布尔值,表示该值是否为Set的成员。
  • clear():清除所有成员,没有返回值。
const mySet = new Set()
mySet.add(1)
mySet.add('a')
console.log(mySet); // {1, 'a'}
mySet.delete(1)
console.log(mySet) // {'a'}
console.log(mySet.has('a')) // true
mySet.clear()
console.log(mySet) // {size: 0}

7.4 遍历方法

  • keys():返回键名的遍历器。
  • values():返回键值的遍历器。
  • entries():返回键值对的遍历器。
  • forEach():使用回调函数遍历每个成员。

由于Set结构没有键名,只有键值(或者说键名和键值是同一个值),所以keys方法和values方法的行为完全一致。

const mySet = new Set([1, 2, 'a', 'b'])
for(let s of mySet.keys()){
  console.log(s);
}
// 1, 2, a, b

for(let s of mySet.entries()){
  console.log(s);
}
// [1, 1]
// [2, 2]
// ['a', 'a']
// ['b', 'b']

mySet.forEach((value, key) => console.log(value, key))
// 1 1
// 2 2
// a a
// b b

7.5 Set 对象作用

  • 数组去重(利用扩展运算符)
const mySet = new Set([1, 2, 2, 3])
const arr = [...mySet]
console.log(arr); // [1, 2, 3]
  • 合并两个set对象
const mySet = new Set([1, 2, 2, 3])
const otherSet = new Set([7, 3, 2, 3])
const arr = [...mySet, ...otherSet]
console.log(arr); // [1, 2, 3, 7, 3, 2]
  • 交集
const mySet = new Set([1, 2, 2, 3])
const otherSet = new Set([7, 3, 2, 3])
const newSet = new Set([...mySet].filter(item => otherSet.has(item)))
console.log(newSet); // {2, 3}
  • 差集
const mySet = new Set([1, 2, 2, 3])
const otherSet = new Set([7, 3, 2, 3])
const newSet = new Set([...mySet].filter(item => !otherSet.has(item)))
console.log(newSet); // {1}