数据结构(二)之数组结构

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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。

数组通常情况下用于存储一系列同一种数据类型的值。

但在JavaScript里，也可以在数组中保存不同类型的值。但我们还是要遵守最佳实践，别这么做（大多数语言都没这个能力）。

一. 数组的基本使用

事实上, 如果你之前已经学习了JavaScript的基础知识, 那么数组这部分可以直接跳过.

因为在基础知识中, 是要求我们灵活使用数组的, 所以大部分人应该对这部分没有问题, 但是这里我还是花费一些篇章来带着大家一起学习一下数组.

因为数据结构中数组是其中很重要的一环, 直接跳过总觉得少点什么.

为什么使用数组?

• 假如有这样一个需求：保存自己多个朋友的名字。可以这么做：

  // 保存班级中所有学生的名字
  var name1 = "Tom"
  var name2 = "Lily"
  var name3 = "Lucy"
  var name4 = "Lilei"
  var name5 = "Coderwhy"
  

• 这不是一个好的解决方案

  • 因为假如班级有100个学生, 那么我们就需要有100个变量.
  • 100个变量的是非常不方便管理的, 而且当我们需要找到某一个学生时, 从100个变量中去搜索也是一个问题.

• 很明显, 这种情况下, 我们通常会使用数组来解决:

  // 使用数组来保存学生名字
  var names = ["Tom", "Lily", "Lucy", "Lilei", "Coderwhy"]
  

创建和初始化数组

• 用JavaScript声明、创建和初始化数组很简单，就像下面这样：

  // 创建和初始化数组
  var daysOfWeek = new Array()
  var daysOfWeek = new Array(7)
  var daysOfWeek = new Array('Sunday', 'Monday', 'Tuesday', 'Wednesday',
      'Thursday', 'Friday', 'Saturday')
  

• 代码解析:

  • 使用new关键字，就能简单地声明并初始化一个数组
  • 用这种方式，还可以创建一个指定长度的数组.
  • 另外，也可以直接将数组元素作为参数传递给它的构造器
  • 用new创建数组并不是最好的方式。如果你想在JavaScript中创建一个数组，只用中括号（[]）的形式就行了

• 使用中括号（[]）创建数组

  var daysOfWeek = ['Sunday', 'Monday', 'Tuesday', 'Wednesday',
      'Thursday', 'Friday', 'Saturday'];
  

数组长度和遍历数组

• 如果我们希望获取数组的长度, 有一个length属性

  // 获取数组的长度
  alert(daysOfWeek.length)
  

• 也可以通过下标值来遍历数组:

  // 普通for方式遍历数组
  for (var i = 0; i < daysOfWeek.length; i++) {
      alert(daysOfWeek[i])
  }
  
  // 通过foreach遍历数组
  daysOfWeek.forEach(function (value) {
      alert(value)
  })
  

• 我们来做一个练习:

  • 求菲波那切数列的前20个数字, 并且放在数组中.
  • 菲波那切数列数列第一个数字是1, 第二个数字也是1, 第三项是前两项的和

  // 求菲波那切数列的前20个数字
  var fibonacci = []
  fibonacci[0] = 1
  fibonacci[1] = 1
  
  for (var i = 2; i < 20; i++) {
      fibonacci[i] = fibonacci[i - 1] + fibonacci[i - 2]
  }
  
  alert(fibonacci)
  

二. 数组的常见操作

数组中常见的操作有: 添加元素、删除元素、修改元素、获取元素.

添加元素

• JavaScript中, 进行我们上述的操作都比较简单: 因为语言本身都已经封装好了这些特定.

• 假如我们有一个数组: numbers, 初始化0~9

  // 初始化一个数组
  var numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  

• 添加一个元素到数组的最后位置:

  // 添加一个元素到数组的最后位置
  // 方式一:
  numbers[numbers.length] = 10
  
  // 方式二:
  numbers.push(11)
  numbers.push(12, 13)
  
  alert(numbers)
  

• 在数组首位插入一个元素:

  // 在数组首位插入一个元素
  for (var i = numbers.length; i > 0; i--) {
      numbers[i] = numbers[i-1]
  }
  numbers[0] = -1
  alert(numbers) // -1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13
  

• 上面代码实现的原理是怎样的呢?

  img

• 考虑上面代码实现的性能怎么呢?

  • 性能并不算非常高
  • 这也是数组和链表(后面我们会学习到)相对比的一个劣势: 在中间位置插入元素的效率比链表低.

• 当然, 我们在数组首位插入数据可以直接使用unshift方法

  // 通过unshift在首位插入数据
  numbers.unshift(-2)
  numbers.unshift(-4, -3)
  alert(numbers) // -4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13
  

删除元素

• 如果希望删除数组最后的元素, 可以使用pop()方法

  // 删除最后的元素
  numbers.pop()
  alert(numbers) // -4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
  

• 如果我们希望移除的首位元素, 自己实现代码:

  // 删除首位的元素
  for (var i = 0; i < numbers.length; i++) {
      numbers[i] = numbers[i+1]
  }
  numbers.pop()
  alert(numbers)
  

• 当然, 我们可以直接使用shift方法来实现:

  numbers.shift()
  alert(numbers)
  

任意位置

• 任意位置?

  • 前面我们学习的主要是在数组的开头和结尾处添加和删除数据.
  • 那如果我们希望在数组的中间位置进行一些操作应该怎么办呢?

• 一方面, 我们可以自己封装这样的函数, 但JS已经给我们提供了一个splice方法

• 通过splice删除数据

  // 删除指定位置的几个元素
  numbers.splice(5, 3)
  alert(numbers) // -4,-3,-2,-1,0,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13
  

• 代码解析:

  • 上面的代码会删除索引为5, 6, 7位置的元素.
  • 第一个参数表示索引起始的位置为5(其实是第6个元素, 因为索引从0开始的), 删除3个元素.

• 如果我们希望使用splice来插入数据呢?

  // 插入指定位置元素
  numbers.splice(5, 0, 3, 2, 1)
  alert(numbers) // -4,-3,-2,-1,0,3,2,1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13
  

• 代码解析:

  • 上面的代码会从索引为5的位置开始插入数据. 其他数据依次向后位移.
  • 第一个参数依然是索引值为5(第六个位置)
  • 第二个参数为0时表示不是删除数据, 而是插入数据.
  • 后面紧跟的是在这个位置要插入的数据, 可以是其他类型, 比如"a", "b", "c".

• 如果我们希望使用splice来修改数据呢?

  // 修改指定位置的元素
  numbers.splice(5, 3, "a", "b", "c")
  alert(numbers) // -4,-3,-2,-1,0,a,b,c,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13
  

• 代码解析:

  • 上面的代码会从索引5的位置开始修改数据, 修改多少个呢? 第二个参数来决定的.
  • 第一个参数依然是索引的位置为5(第六个位置)
  • 第二个参数是要将数组中多少个元素给替换掉, 我们这里是3个(也可以使用3个元素来替换2个, 可以自己尝试一下)
  • 后面跟着的就是要替换的元素.

三. 数组的其他操作

上面学习的是对数组的一些基本操作.

JavaScript中添加了很多方便操作数据的方法, 我们一些来简单回顾一下.

常见方法

• 我们先对常见的方法简单来看一下

  方法名	方法描述
  concat	连接2个或更多数组，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返回 true，则返回true, 否则返回false
  filter	对数组中的每一项运行给定函数，返回该函数会返回 true的项组成的数组
  forEach	对数组中的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，返回每次函数调用的结果组成的数组
  reverse	颠倒数组中元素的顺序，原先第一个元素现在变成最后一个，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	对数组中的每一项运行给定函数，如果任一项返回 true，则结果为true, 并且迭代结束
  sort	按照字母顺序对数组排序，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类似，将数组作为字符串返回

数组合并

• 数组的合并非常简单, 使用concat即可(也可以直接+进行合并)

  // 数组的合并
  var nums1 = [1, 2, 3]
  var nums2 = [100, 200, 300]
  var newNums = nums1.concat(nums2)
  alert(newNums) // 1,2,3,100,200,300
  
  newNums = nums1 + nums2
  alert(newNums) // 1,2,3,100,200,300
  

迭代方法

• 为了方便操作数组, JS提供了很多迭代器方法, 我们来回顾一下

• every()方法

  • every()方法是将数组中每一个元素传入到一个函数中, 该函数返回true/false.
  • 如果函数中每一个元素都返回true, 那么结果为true, 有一个为false, 那么结果为false

• every()练习:

  • 判断一组元素中是否都包含某一个字符

  // 定义数组
  var names = ["abc", "cb", "mba", "dna"]
  
  // 判断数组的元素是否都包含a字符
  var flag = names.every(function (t) {
      return t.indexOf('a') != -1
  })
  alert(flag)
  

• some()方法

  • some()方法是将数组中每一个元素传入到一个函数中, 该函数返回true/false
  • 但是和every不同的是, 一旦有一次函数返回了true, 那么迭代就会结束. 并且结果为true

• some()练习

  // 定义数组
  var names = ["abc", "cb", "mba", "dna"]
  
  // 判断数组中是否包含有a字符的字符
  var flag = names.some(function (t) {
      alert(t)
      return t.indexOf("a") != -1
  })
  alert(flag)
  

• forEach()方法

  • forEach()方法仅仅是一种快速迭代数组的方式而已.
  • 该方法不需要返回值

• forEach的使用

  // 定义数组
  var names = ["abc", "cb", "mba", "dna"]
  
  // forEach的使用
  names.forEach(function (t) {
      alert(t)
  })
  

• filter()方法

  • filter()方法是一种过滤的函数
  • 首先会遍历数组中每一个元素传入到函数中
  • 函数的结果返回true, 那么这个元素会被添加到最新的数组中, 返回false, 则忽略该元素.
  • 最终会形成一个新的数组, 该数组就是filter()方法的返回值

• filter()的练习:

  // 定义数组
  var names = ["abc", "cb", "mba", "dna"]
  
  // 获取names中所有包含'a'字符的元素
  var newNames = names.filter(function (t) {
      return t.indexOf("a") != -1
  })
  alert(newNames)
  

• map()方法

  • map()方法提供的是一种映射函数.
  • 首先会遍历数组中每一个元素传入到函数中.
  • 元素会经过函数中的指令进行各种变换, 生成新的元素, 并且将新的元素返回.
  • 最终会将返回的所有元素形成一个新的数组, 该数组就是map()方法的返回值

• map()练习:

  // 定义数组
  var names = ["abc", "cb", "mba", "dna"]
  
  // 在names中所有的元素后面拼接-abc
  var newNames = names.map(function (t) {
      return t + "-abc"
  })
  alert(newNames)
  

reduce方法

• 我们单独拿出reduce方法, 因为这个方法相对来说难理解一点

• 首先, 我们来看这个方法需要的参数:

  arr.reduce(callback[, initialValue])
  

• 参数

  • callback（一个在数组中每一项上调用的函数，接受四个函数：）
    • previousValue（上一次调用回调函数时的返回值，或者初始值）
    • currentValue（当前正在处理的数组元素）
    • currentIndex（当前正在处理的数组元素下标）
    • array（调用reduce()方法的数组）
  • initialValue（可选的初始值。作为第一次调用回调函数时传给previousValue的值）

• 有些晦涩难懂, 我们直接看例子

  • 求一个数字中数字的累加和

• 使用for实现:

  // 1.定义数组
  var numbers = [1, 2, 3, 4]
  
  // 2.for实现累加
  var total = 0
  for (var i = 0; i < numbers.length; i++) {
      total += numbers[i]
  }
  alert(total) // 10
  

• 使用forEach简化for循环

  • 相对于for循环, forEach更符合我们的思维(遍历数组中的元素)

  // 3.使用forEach
  var total = 0
  numbers.forEach(function (t) {
      total += t
  })
  alert(total)
  

• 使用reduce方法实现

  // 4.使用reduce方法
  var total = numbers.reduce(function (pre, cur) {
      return pre + cur
  })
  alert(total)
  

• 代码解析:

  • pre中每次传入的参数是不固定的, 而是上次执行函数时的结果保存在了pre中
  • 第一次执行时, pre为0, cur为1
  • 第二次执行时, pre为1 (0+1, 上次函数执行的结果), cur为2
  • 第三次执行时, pre为3 (1+2, 上次函数执行的结果), cur为3
  • 第四次执行时, pre为6 (3+3, 上次函数执行的结果), cur为4
  • 当cur为4时, 数组中的元素遍历完了, 就直接将第四次的结果, 作为reduce函数的返回值进行返回.

• 似乎和forEach比较没有太大的优势呢?

  • 通过这个代码你会发现, 你不需要在调用函数前先定义一个变量, 只需要一个变量来接收方法最终的参数即可.
  • 但是这就是优势吗? 不是, 优势在于reduce方法有返回值, 而forEach没有.
  • 这算什么优势? 如果reduce方法有返回值, 那么reduce方法本身就可以作为参数直接传递给另外一个需要reduce返回值的作为参数的函数. 而forEach中你只能先将每次函数的结果保存在一个变量, 最后再将变量传入到参数中.
  • 没错, 这就是最近非常流行的函数式编程. 也是为了几乎每个可以使用函数式编程的语言都有reduce这个方法的原因.
  • 关于函数式编程, 不再本次课程的讨论之中, 只是看到了这个函数, 给大家延伸了一下而已.(后面有机会和大家分享函数式编程)

• initialValue还需要讲吗?

  • 其实就是第一次执行reduce中的函数时, pre的值.
  • 因为默认pre第一次执行时为0.