为什么我要放弃javaScript数据结构与算法(第二章)—— 数组

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为什么我要放弃javaScript数据结构与算法(第二章)—— 数组

赖同学 2018-10-31 11:46:00 浏览487
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第二章 数组

几乎所有的编程语言都原生支持数组类型,因为数组是最简单的内存数据结构。JavaScript里也有数组类型,虽然它的第一个版本并没有支持数组。本章将深入学习数组数据结构和它的能力。

为什么用数组

需求:保存所在城市每个月的平均温度,可以这么实现

var averageTemp1 = 43.3;
var averageTemp2 = 53.2;
var averageTemp3 = 14.2;
var averageTemp4 = 42.8;
var averageTemp5 = 14.8;
var averageTemp6 = 78.9;

只是保存前六个月就用了6个变量,显然这种方式不适合保存这类需求。通过数组可以简单地实现我们的需求。

var averageTemp = [];
averageTemp[0] = 43.3;
averageTemp[1] = 53.2;
averageTemp[2] = 14.2;
averageTemp[3] = 42.8;
averageTemp[4] = 14.8;
averageTemp[5] = 78.9;

创建和初始化数组

声明、创建和初始化数组的方式很简单

var temp = new Array(); // 使用 new 关键字,简单声明并初始化一个数组
var temp = new Array(8);  // 还可以创建一个指定长度的数组
var temp = new Array(1,2,4,9); // 直接将数组元素作为参数传递给它的构造器

除了用 new创建数组,还可以通过中括号 []简单创建数组。

var temp = [1,2,4,9];

访问元素和迭代数组

通过在数组里指定特定位置的元素,可以获取该值或者赋值。而要知道一个数组里所有的元素,可以通过循环遍历数组。

for(var i = 0; i < temp.length; i++){
    console.log(temp[i]); // 1,2,4,9
}
案例:斐波那契数列

已知斐波那契数列中的第一个数字是1,第二个数字是2,从第三项开始,每一项都等于前两项之和。求斐波那契数列的前20个数

var fibonacci = [];
fibonacci[1] = 1;
fibonacci[2] = 2;

for(var i =3; i < 20; i++){
    fibonacci[i] = fibonacci[i-1] + fibonacci[i-2];
}
console.log(fibonacci); // [ 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765]

添加元素

var number = [1,2,3];
number[number.length] = 4;
number // 1,2,3,4

上述代码可以在数组的最后一位添加元素,但其实还有更加简便的方法:

push

push 能添加任意个元素在数组的末尾

number.push(5); // 5
number.push(6,7); //7
number // [1,2,3,4,5,6,7]

数组使用 push 会返回数组的长度

插入元素到数组首位

首先我们要腾出数组的第一个元素的位置,把所有的元素向右移动一位。我们可以循环数组中的元素,从最后一位+1(长度)开始,将其对应的前一个元素的值赋给它,依次处理,最后把我们想要的值赋给第一个位置(-1)上。

for(var i = number.length; i>=0; i--){
    number[i] = number[i-1];
}
number[0] = -0;
unshift

或者直接 使用 unshift 方法,可以将数值插入数组的首位:

var number = [1,2,3,4];
number.unshift(-2); // 5
number.unshift(-4,-3); // 7
number // [-4, -3, -2, 1, 2, 3, 4]

数组使用 unshift 会返回数组的长度

删除元素

从数组尾部删除元素

pop

要删除最靠后的元素可以使用 pop 方法,会删除并返回数组的最后一个元素。如果数组已经为空,则 pop() 不改变数组,并返回 undefined 值。

var number = [1,2,3,4];
number.pop(); //4
number // [1,2,3]
number.pop() // 3
number // [1]

从数组首部删除元素

如果要移除数组里的第一个元素,可以使用下面的代码

var number = [1,2,3,4];
for(var i = 0;i < number.length; i++){
    number[i] = number[i+1];
}
number // [2, 3, 4, undefined]

可以看出,我们将数组左移了一位,但数组的长度仍然没有变化,这意味着数组中有一个额外的元素,因为没有定义,所以是 undefined

shift

shift() 方法用于把数组的第一个元素从其中删除,并返回第一个元素的值。 数组的长度也会发生变化。如果数组是空的,那么 shift() 方法将不进行任何操作,返回 undefined 值。

小结

修改数组的方法 描述
push push() 方法可向数组的末尾添加一个或多个元素,并返回新的长度。
unshift unshift() 方法可向数组的开头添加一个或更多元素,并返回新的长度。
pop pop() 方法用于删除并返回数组的最后一个元素。 如果数组已经为空,则 pop() 不改变数组,并返回 undefined 值。
shift shift() 方法用于把数组的第一个元素从其中删除,并返回第一个元素的值。 如果数组是空的,那么 shift() 方法将不进行任何操作,返回 undefined 值

push() 方法和 pop() 方法,能用数组模拟基本的栈的数据结构(先进后出)。

shift()方法和unshift()方法,能用数组模拟基本的队列的数据结构(先进先出 )。

在任意位置添加或者删除元素

已经知道如何删除数组开头和结尾的元素,那么该怎么在数组中的任意位置删除或者添加元素?

splice

splice() 方法向/从数组中添加/删除项目,然后返回被删除的项目。 splice() 方法可删除从 index 处开始的零个或多个元素,并且用参数列表中声明的一个或多个值来替换那些被删除的元素。

语法

arrayObject.splice(index,howmany,item1,.....,itemX)

例子

var number = [1,2,3,4];
number.splice(2,0,4,4,5); // []
number //[1, 2, 4, 4, 5, 3, 4]
number.splice(2,5,7); // [4, 4, 5, 3, 4]
number //[1, 2, 7]

二维或者多维数组

我们知道如果要记录数天内每个小时的气温,可以使用数组来保存这些数据。那么要保存两天每小时气温的数据的时候可以这样。

var averageTemp1 = [32,53,45,23,46,53];
var averageTemp2 = [98,32,74,34,63,73];

然而这不是最好的方法。可以使用矩阵(二维数组)来存储这些信息。矩阵的行保存每天的数据,列对应小时级别的数据。

var averageTemp = [];
averageTemp[0] = [32,53,45,23,46,53];
averageTemp[1] = [98,32,74,34,63,73];

JavaScript只支持一维数组,并不支持矩阵。但是,可以用数组套数组来模拟矩阵或者任一多维数组。

迭代二维数组的元素

如果想看到这矩阵的输出,可以创建一个通用函数,专门输出其中的值:

function printMatrix(x){
    for(var i = 0; i < x.length; i++){
        for(var j = 0; j< x[i].length; j++){
            console.log(x[i][j]);
        }
    }
}
printMatrix(averageTemp);

多维数组

我们也可以用这种方式来处理多维数组。假如我们要创建一个3x3x3的矩阵,每一个格子里包含矩阵的i(行)、j(列)、z(深度)之和:

var matrix3x3x3 = [];

for(var i = 0; i < 3; i++){
    matrix3x3x3[i] = [];
    for(var j = 0; j < 3; j++){
        matrix3x3x3[i][j] = [];
        for(var z = 0; z < 3; z++){
            matrix3x3x3[i][j][z] = i+j+z;
        }
    }
}

数据结构中有几个维度都没有关系,都可以用循环遍历每个维度来访问所有格子

    for(var i = 0; i < matrix3x3x3.length; i++){
        for(var j = 0; j< matrix3x3x3[i].length; j++){
            for(var z = 0; z < matrix3x3x3[i][j].length; z++){
                console.log(matrix3x3x3[i][j][z]);
            }
        }
    }

如果是一个3x3x3x3的矩阵,代码中就会用四层嵌套的 for 语句,以此类推。

JavaScript 的数组方法参考

在JavaScript里,数组是可以修改的对象。这意味着创建的每一个数组都有一些可用的方法。

下面表格是数组的一些核心方法。

方法名 描述
concat 连接2个或者更多数组,并返回结果
every 对数组中的每一项运行给定函数,如果该函数对每一项都但返回true,则返回true
filter 对数组中度过每一项运行给定函数,返回该函数会返回true的项组成分数组
forEach 对数组中更多每一项运行给定函数,这个方法没有返回值
join 将所有的数组元素连接成一个字符串
indexOf 返回第一个与给定参数相等的数组元素的索引,没有找到则返回-1
lastIndexOf 返回在数组中搜索到的与给定参数相等的元素的索引里最大的值
map 对数组中的每一项运行给定函数,返回每次函数调用结果组成的数组
reverse 颠倒数组中的元素的顺序,原先第一个元素现在变成了最后一个,同样原先的最后一个元素变成了现在的第一个
slice 传入索引值,将数组里对应索引范围内的元素作为新数组返回
some 对数组中每一项运行给定函数,如果任一项返回true,则返回true
sort 按照字母的顺序对数组排序,支持传入指定排序方法的函数作为参数
toString 将数组作为字符串返回
valueOf 和 toString 相似,将数组作为字符串返回

数组合并

有多个数组,需要合并起来成为一个数组。我们可以迭代各个数组,然后把每个元素加入最终的数组。

JavaScript也有提供相对应的方法 concat()

var a = 0;
var b = [1,2,3];
var c = [-3,-2,-1];
var s = c.concat(a,b);
s // [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3]

迭代器函数

有时候,我们需要迭代数组中的元素。可以使用循环语句(前面提到的for语句等)。而其实 JavaScript 内置了许多数组可以使用的迭代方法。

对于本节的例子,我们需要函数和数组。假如有一个数组,值是从1到15,如果数组里面的元素可以被2整除(偶数),函数就要返回true,否则就返回false:

var isEven = function(x){
    // 如果是 2的倍数,就返回 true
    return (x % 2 == 0);
}
var number = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15];
every

every 会迭代数组中的每个元素,直到返回 false。

number.every(isEven)

在这个例子中,数组number第一个元素是1,不是2的倍数,因此 isEven 函数返回false,然后 every 执行结束。

some

some 方法和 every 相似,不过some方法会迭代数组中的每个元素,直到函数返回true

number.some(isEven)

这个例子中,数组的第二个参数是2,为2的倍数,因此返回true,迭代结束

forEach

如果要迭代整个数组可以用 forEach 方法,和使用 for 循环相同:

number.forEach(function(x){
    console.log((x % 2 == 0));
});
map & filter

JavaScript还有两个会返回新数组的遍历方法。第一个是 map:

var myMap = number.map(isEven);
myMap // [false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false]

从上面代码可以看出,myMap保存了传入 map 方法的 isEven函数运行的结果。这样就可以很容易知道一个元素是否偶数。

还有一个filter方法,它返回的新数组由使函数返回 true 的元素组成:

var evenNumbers = number.filter(isEven);
evenNumbers // [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14]
reduce

reduce() 方法接收一个函数作为累加器,数组中的每个值(从左到右)开始缩减,最终计算为一个值。

语法

array.reduce(function(total, currentValue, currentIndex, arr), initialValue)
参数 描述
total 必需。初始值, 或者计算结束后的返回值。
currentValue 必需。当前元素
currentIndex 可选。当前元素的索引
arr 可选。当前元素所属的数组对象。

如果要对一个数组中所有元素进行求和,这就很有用

number.reduce(function(total,currentValue,index){
    return total + currentValue;
});
// 120

ES6 和数组的新功能

下表是ES6/7新增的数组方法

方法 描述
@@iterator 返回一个包含数组键值对的迭代器对象,可以通过同步调用得到数组元素的键值对
copyWithin 复制数组中一系列元素到同一数组指定的起始位置
entries 返回包含数组所有键值对的@@iterator
includes 如果数组中存在某个元素则返回 true,否则返回false,ES7新增
find 根据回调函数给定的条件从数组中查找元素,如果找到就返回该元素
findIndex 根据回调函数给定的条件从数组中寻找元素,如果找到就返回该元素在数组中的索引
fill 用静态值填充数组
from 根据已有数组创建一个新数组
keys 返回包含数组所有索引的@@iterator
of 根据传入的参数创建一个新数组
values 返回包含数组中所有值的@@iterator

除了这些新的方法,还有一种用 for... of循环来迭代数组的新做法,以及可以从数组实例得到的迭代器对象。

使用 forEach 和箭头函数

箭头函数可以简化使用 forEach迭代数组元素的做法

number.forEach(function(x){
    console.log (x % 2 == 0);
})
// 等于
number.forEach(x => {
    console.log(x % 2 == 0);
});

使用 for...of 循环迭代

for(let n of number){
    console.log(n % 2 == 0);
}

使用ES6新的迭代器(@@iterator)

ES6还为 Array 类增加了一个 @@iterator 属性,需要通过 Symbol.iterator来访问。

let iterator = number[Symbol.iterator]();
console.log(iterator.next().value); // 1
console.log(iterator.next().value); // 2
console.log(iterator.next().value); // 3
console.log(iterator.next().value); // 4
console.log(iterator.next().value); // 5
console.log(iterator.next().value); // 6

因为number数组中有15个值,所以需要调用15次 iterator.next().value ,数组中所有值都迭代完之后,就会返回 undefined。

  • 数组的 entries、keys 和 values 方法

    ES6还增加了三种从数组中得到迭代器的方法。

    entries 方法返回包含键值对的 @@iterator

    let aEntries = number.entries(); // 得到键值对的迭代器
    console.log(aEntries.next().value); // [0,1] -- 位置0的值为1
    console.log(aEntries.next().value); // [1,2] -- 位置1的值为2
    console.log(aEntries.next().value); // [2,3] -- 位置2的值为3

    number 数组中都是数字,key是数组中的位置,value是保存在数组中索引的值

    使用集合、字段、散列表等数据结构时,能够取出键值对是很有用的。后面会详细讲解。

    key 方法返回包含数组索引的 @@iterator

    let aKeys  = number.entries(); // 得到数组索引的迭代器
    console.log(aKeys.next()); // { value: 0, done: false}
    console.log(aKeys.next()); // { value: 1, done: false}
    console.log(aKeys.next()); // { value: 2, done: false}

    keys方法会返回number数组的索引。一旦没有可以迭代的值,aKeys.next() 就会返回一个value属性为undefined,done属性为 true的对象。如果 done属性为false,就意味着还有可以迭代的值。

使用from方法

Array.from方法根据已有的数组创建一个新数。比如复制number数组:

let number2 = Array.from(number);
number2 // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]

使用Array.of

Array根据传入的参数创建一个新数组、

let number3 = Array.of(1);
let number4 = Array.of(1,2,3,4,5,6);
number3 // [1]
number4 // [1,2,3,4,5,6]
// 复制已有的数组
let numberCopy = Array.of(...number4);
numberCopy // [1,2,3,4,5,6]

使用fill方法

fill方法用静态值充填数组。

let numberCopy = Array.of(1,2,3,4,5,6);
numberCopy.fill(0); // [0, 0, 0, 0, 0, 0]
// 指定开始充填的索引
numberCopy.fill(2,1); // [0, 2, 2, 2, 2, 2]
// 指定结束的索引(结束的索引不包括本身)
numberCopy.fill(1,3,5); // [0, 2, 2, 1, 1, 2] 

创建数组并初始化的时候,fill 方法就非常好用。

let ones = Array(6).fill(1); // 创建了一个长度为6,所有值都是1的数组

使用copyWithin方法

copyWithin方法复制数组中的一系列元素到同一个数组指定的起始位置。

语法:

array.copyWithin(target, start, end)
参数 描述
target 必需。复制到指定目标索引位置。
start 可选。元素复制的起始位置。
end 可选。停止复制的索引位置 (默认为 array.length)。如果为负值,表示倒数。
let copyArray = [1,2,3,4,5,6];
copyArray.copyWithin(0,3); // [4, 5, 6, 4, 5, 6]

let copyArray1 = [1,2,3,4,5,6];
copyArray1.copyWithin(1,3,5); // [1, 4, 5, 4, 5, 6]

排序元素

反序输出最开始的长度为15的number数组。

number.reverse();
// [15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]

尝试使用JavaScript自带的排序函数 sort();

number.sort();
//[1, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

跟我们预期的有些不一样,这是因为 sort 方法在对数组进行排序 的时候,把元素默认成字符串进行相互比较。所以我们要自己定义一个比较函数。

number.sort((a,b) =>{
    return a -b;
})
// [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]

上述代码,如果 b 大于 a,会返回负数,反之就是正数。如果相等的话,就会返回0。下面的写法会清晰一点

function compare(a, b){
    if(a < b){
        return -1;
    }
    if(a > b){
        return 1;
    }
    return 0;
}
number.sort(compare);

sort 方法接受 compareFunction作为参数来比较元素。然后sort 会用它来排序数组

自定义排序

我们可以对任何对象类型的数组排序,也可以创建 compareFuntion 来比较元素。例如对象 Person 有名字和属性,我们希望根据年龄排序。

var friends = [
    {name: 'John', age: 30},
    {name: 'Ana', age: 20},
    {name: 'Chris', age: 25}
];

friends.sort((a, b) =>{
    return a.age - b.age;
})
// {name: "Ana", age: 20}
   {name: "Chris", age: 25}
   {name: "John", age: 30}

字符串排序

var names = ['Ana', 'ana', 'John', 'john'];
names.sort();
// ["Ana", "John", "ana", "john"] 

字符串的比较是根据对应的 ASCⅡ值来比较的。例如 A、J、a、j对应分别是65、74、97、106。

虽然字母表的 a 是排靠前的,但是由于 ASCⅡ值 比较大,所以没有排在首位。如果忽略大小写呢?会是怎么样

names.sort((a, b) =>{
    if(a.toLowerCase() < b.toLowerCase()){
        return -1;
    }
    if(a.toLowerCase() > b.toLowerCase()){
        return 1;
    }
    return 0; 
})
// ["Ana", "ana", "John", "john"]

搜索

搜索有两个方法:indexOf方法返回与参数匹配的第一个元素的索引,lastIndexOf返回与参数匹配的最后一个元素的索引。

number.indexOf(10); // 9
number.indexOf(100); // -1 (因为100不存在数组里面)

number.puhs(10);
number.lastIndexOf(10); // 15
number.lastIndexOf(100) // -1

ES6 find 和 findIndex方法

let number =  [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15];
const multipleof13 = (element, index, array) => {
    return (element % 13 == 0);
}
number.find(multipleof13); //13
number.findIndex(multipleof13); // 12

find 和 findIndex方法接受一个回调函数,搜索一个满足回调函数条件的值。上面的例子中,我们要从数组里找有个13的倍数。

ES7 使用includes方法

如果数组存在某个元素,includes 方法就会返回 true,否则就返回 false。

number.includes(15) // true
number.includes(20) // false

number.includes(4,4) // false 第二个参数为开始搜索的索引

输出字符串

toString 和 jion 方法

如果想把数组里所有元素输出位一个字符串,可以使用 toString 方法

number.toString(); // "1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15"

还可以用不同的分隔符将元素隔开

number.join('-'); // "1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15"

类型数组

JavaScript由于不是强类型的,因此可以存储任意类型的数据,而类型数组则用于存储单一的数据。

语法:

let myArray = new TypedArray(length);
类型数组 数据类型
Int8Array 8位二进制补码整数
Unit8Array 8位无符号整数
Unit8ClampedArray 8位无符号整数
Int16Array 16位二进制补码整数
Unit16Array 16位无符号整数
Int32Array 32位二进制补码整数
Unit32Array 32位无符号整数
Float32Array 32位IEEE浮点数
Float64Array 64位IEEE浮点数
let length = 5;
let int16 = new Int16Array(length);

let array16 = [];
array16.length = length;

for(let i = 0;i < length; i++){
    int16[i] = i + 1;
}
console.log(int16); // [1, 2, 3, 4, 5]

使用 webGl API、进行位操作、处理文件和图像时候,类型数组都可以大展拳脚。它用起来和普通数组也毫无二致,本节所学的数组方法和功能都可以用于类型数组。

小结

学习了常见的数据结构:数组。学习了怎么声明和初始化数组,给数组赋值后,以及添加和移除数组元素,学了多维数组和数组的一些操作方法。

下一章,学习栈,一种具有特殊行为的数组。

书籍链接: 学习JavaScript数据结构与算法

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