Javascript的數據結構與算法(一)

時間 2021-05-08

標籤 javascript java node git github 算法數組數據結構 app ide 欄目 JavaScript 简体版

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1數組

1.1方法列表

數組的經常使用方法以下:javascript

concat: 連接兩個或者更多數據，並返回結果。java
every: 對數組中的每一項運行給定的函數，若是該函數對每一項都返回true，則返回true。node
filter: 對數組中的每一項運行給定函數，返回改函數會返回true的項組成的數組。git
forEach: 對數組中的每一項運行給定函數，這個方法沒有返回值。github
join: 將全部的數組元素連接成一個字符串。算法
indexOf: 返回第一個與給定參數相等的數組元素的索引，沒有找到則返回-1。數組
lastIndexOf: 返回在數組中搜索到的與給定參數相等的元素的索引裏最大的值。數據結構
map: 對數組中的每一項運行給定函數，返回每次函數調用的結果組成的數組。app
reverse: 顛倒數組中元素的順序，原先第一個元素如今變成最後一個，一樣原先的最後一個元素變成如今的第一個。ide
slice: 傳入索引值，將數組中對應索引範圍內的元素做爲新元素返回。
some: 對數組中的每一項運行給定函數，若是任一項返回true，則返回true。
sort: 按照字母順序對數組排序，支持傳入指定排序方法的函數做爲參數。
toString: 將數組做爲字符串返回。
valueOf: 和toString類似，將數組做爲字符串返回。

1.2數組合並

concat方法能夠向一個數組傳遞數組、對象或是元素。數組會按照該方法傳入的參數順序鏈接指定數組。

var zero = 0;
    var positiveNumbers = [1,2,3];
    var negativeNumbers = [-1,-2,-3];
    var numbers = negativeNumbers.concat(zero,positiveNumbers);
    console.log(numbers);//輸出結果： [-1, -2, -3, 0, 1, 2, 3]

1.3迭代器函數

reduce方法接收一個函數做爲參數,這個函數有四個參數:previousValue、currentValue、index和array。這個函數會返回一個將被疊加到累加器的值,reduce方法中止執行後會返回這個累加器。若是要對一個數組中的全部元素求和,這就頗有用了。

var isEven = function(x){
      return (x%2 == 0)?true:false;
    }
    var numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15];
    //every方法會迭代數組中的每一個元素,直到返回false。
    var result = numbers.every(isEven);
    console.log(result);//false
    //some方法會迭代數組的每一個元 素,直到函數返回true.
    result = numbers.some(isEven);
    console.log(result);//true
    //forEach對每一項運行給定的函數，沒有返回值
    numbers.forEach(function(item,index){
      console.log(item%2 == 0);
    });
    //map會迭代數組中的每一個值，而且返回迭代結果
    var myMap = numbers.map(isEven);
    console.log(myMap);// [false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false, true, false]
    //filter方法返回的新數組由使函數返回true的元素組成
    var myFilter = numbers.filter(isEven);
    console.log(myFilter);// [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14]
    //reduct函數
    var myReduce = numbers.reduce(function(previous,current,index){
      return previous + "" + current;
    });
    console.log(myReduce);//123456789101112131415

1.4排序

var numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15];
    numbers.reverse();//[15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
    function compare(a,b){
      if(a > b){
        return 1;
      }
      if(a < b){
        return -1;
      }
      return 0;
    }
    //sort函數使用
    [1, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].sort(compare);

    var friends = [{
      name:'huang',
      age:30
    },{
      name:'chengdu',
      age:27
    },{
      name:'du',
      age:31
    }];
    function comparePerson(a,b){
      if(a.age > b.age){
        return 1;
      }
      if(a.age < b.age){
        return -1;
      }
      return 0;
    }
    console.log(friends.sort(comparePerson));// [Object { name="chengdu",  age=27}, Object { name="huang",  age=30}, Object { name="du",  age=31}]
    //搜索
    numbers.push(10);
    console.log(numbers.indexOf(10));//5
    console.log(numbers.lastIndexOf(10));//15
    var numbersString = numbers.join('-');
    console.log(numbersString);//15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-10

2棧

2.1棧的建立

對於一個棧，咱們須要實現添加、刪除元素、獲取棧頂元素、已是否爲空，棧的長度、清除元素等幾個基本操做。下面是基本定義。

function Stack(){
      this.items = [];
    }
    Stack.prototype = {
      constructor:Stack,
      push:function(element){
        this.items.push(element);
      },
      pop:function(){
        return this.items.pop();
      },
      peek:function(){
        return this.items[this.items.length - 1];
      },
      isEmpty:function(){
        return this.items.length == 0;
      },
      clear:function(){
        this.items = [];
      },
      size:function(){
        return this.items.length;
      },
      print:function(){
        console.log(this.items.toString());
      }
    }

2.2棧的基本使用

棧的基本操做。

var stack = new Stack();
    console.log(stack.isEmpty());//true
    stack.push(5);
    stack.push(8);
    console.log(stack.peek());//8
    stack.push(11);
    console.log(stack.size());//3
    console.log(stack.isEmpty());
    stack.push(15);
    stack.pop();
    stack.pop();
    console.log(stack.size());//2
    console.log(stack.print());//5,8

經過棧實現對正整數的二進制轉換。

function divideBy2(decNumber){
      var decStack = new Stack();
      var rem;
      var decString = '';
      while(decNumber > 0){
        rem = decNumber%2;
        decStack.push(rem);
        decNumber = Math.floor(decNumber/2);
      }
      while(!decStack.isEmpty()){
        decString += decStack.pop().toString();
      }
      return decString;
    }
    console.log(divideBy2(10));//1010

3隊列

3.1隊列的建立

隊列是遵循FIFO(First In First Out,先進先出,也稱爲先來先服務)原則的一組有序的項。隊列在尾部添加新元素,並從頂部移除元素。最新添加的元素必須排在隊列的末尾。隊列要實現的操做基本和棧同樣，只不過棧是FILO(先進後出)。

function Queue(){
      this.items = [];
    }
    Queue.prototype = {
      constructor:Queue,
      enqueue:function(elements){
        this.items.push(elements);
      },
      dequeue:function(){
        return this.items.shift();
      },
      front:function(){
        return this.items[0];
      },
      isEmpty:function(){
        return this.items.length == 0;
      },
      size:function(){
        return this.items.length;
      },
      clear:function(){
        this.items = [];
      },
      print:function(){
        console.log(this.items.toString());
      }
    }

隊列的基本使用

var queue = new Queue();
    console.log(queue.isEmpty());//true
    queue.enqueue('huang');
    queue.enqueue('cheng');
    console.log(queue.print());//huang,cheng
    console.log(queue.size());//2
    console.log(queue.isEmpty());//false
    queue.enqueue('du');
    console.log(queue.dequeue());//huang
    console.log(queue.print());//cheng,du

3.2 優先隊列

元素的添加和移除是基於優先級的。實現一個優先隊列,有兩種選項:設置優先級,而後在正確的位置添加元素;或者用入列操做添加元素,而後按照優先級移除它們。
咱們在這裏實現的優先隊列稱爲最小優先隊列,由於優先級的值較小的元素被放置在隊列最前面(1表明更高的優先級)。最大優先隊列則與之相反,把優先級的值較大的元素放置在隊列最前面。

3.2.1 優先隊列的定義

咱們在這裏使用組合繼承的方式繼承自Queue隊列。

function PriorityQueue(){
      Queue.call(this);
    };
    PriorityQueue.prototype = new Queue();
    PriorityQueue.prototype.constructer = PriorityQueue;
    PriorityQueue.prototype.enqueue = function(element,priority){
      function QueueElement(tempelement,temppriority){
        this.element = tempelement;
        this.priority = temppriority;
      }
      var queueElement = new QueueElement(element,priority);
      if(this.isEmpty()){
        this.items.push(queueElement);
      }else{
        var added = false;
        for(var i = 0; i < this.items.length;i++){
          if(this.items[i].priority > queueElement.priority){
            this.items.splice(i,0,queueElement);
            added = true;
            break;
          }
        }
        if(!added){
            this.items.push(queueElement);
        }
      }
      
    }
    //這個方法能夠用Queue的默認實現
    PriorityQueue.prototype.print = function(){
      var result ='';
      for(var i = 0; i < this.items.length;i++){
        result += JSON.stringify(this.items[i]);
      }
      return result;
    }

3.2.1 優先隊列的基本使用

var priorityQueue = new PriorityQueue();
    priorityQueue.enqueue("cheng", 2);
    priorityQueue.enqueue("du", 3);
    priorityQueue.enqueue("huang", 1);
    console.log(priorityQueue.print());//{"element":"huang","priority":1}{"element":"cheng","priority":2}{"element":"du","priority":3}
    console.log(priorityQueue.size());//3
    console.log(priorityQueue.dequeue());//{ element="huang",  priority=1}
    console.log(priorityQueue.size());//2

3鏈表

數組的大小是固定的,從數組的起點或中間插入或移除項的成本很高,由於須要移動元素(儘管咱們已經學過的JavaScript的Array類方法能夠幫咱們作這些事,但背後的狀況一樣是這樣)。鏈表存儲有序的元素集合,但不一樣於數組,鏈表中的元素在內存中並非連續放置的。每一個元素由一個存儲元素自己的節點和一個指向下一個元素的引用(也稱指針或連接)組成。

相對於傳統的數組,鏈表的一個好處在於,添加或移除元素的時候不須要移動其餘元素。然而,鏈表須要使用指針,所以實現鏈表時須要額外注意。數組的另外一個細節是能夠直接訪問任何位置的任何元素,而要想訪問鏈表中間的一個元素,須要從起點(表頭)開始迭代列表直到找到所需的元素

3.1.1鏈表的建立

咱們使用動態原型模式來建立一個鏈表。列表最後一個節點的下一個元素始終是null。

function LinkedList(){
      function Node(element){
        this.element = element;
        this.next = null;
      }
      this.head = null;
      this.length = 0;
      //經過對一個方法append判斷就能夠知道是否設置了prototype
      if((typeof this.append !== 'function')&&(typeof this.append !== 'string')){
        //添加元素
        LinkedList.prototype.append = function(element){
          var node = new Node(element);
          var current;
          if(this.head === null){
            this.head = node;
          }else{
            current = this.head;
            while(current.next !== null){
              current = current.next;
            }
            current.next = node;
          }
          this.length++;
        };
        //插入元素，成功true，失敗false
        LinkedList.prototype.insert = function(position,element){
          if(position > -1 && position < this.length){
            var current = this.head;
            var previous;
            var index = 0;
            var node = new Node(element);
            if(position == 0){
              node.next = current;
              this.head = node;
            }else{
              while(index++ < position){
                previous = current;
                current = current.next;
              }
              node.next = current;
              previous.next = node;
            }
            this.length++;
            return true;
          }else{
            return false;
          }
        };
        //根據位置刪除指定元素，成功 返回元素， 失敗 返回null
        LinkedList.prototype.removeAt = function(position){
          if(position > -1 && position < this.length){
            var current = this.head;
            var previous = null;
            var index = 0;
            if(position == 0){
              this.head = current.next;
            }else{
              while(index++ < position){
                previous = current;
                current = current.next;
              }
              previous.next = current.next;
            }
            this.length--;
            return current.element;
          }else{
            return null;
          }
        };
        //根據元素刪除指定元素，成功 返回元素， 失敗 返回null
        LinkedList.prototype.remove = function(element){
          var index = this.indexOf(element);
          return this.removeAt(index);
        };
        //返回給定元素的索引，若是沒有則返回-1
        LinkedList.prototype.indexOf = function(element){
          var current = this.head;
          var index = 0;
          while(current){
            if(current.element === element){
              return index;
            }
            index++;
            current = current.next;
          }
          return -1;
        };
        LinkedList.prototype.isEmpty = function(){
          return this.length === 0;
        };
        LinkedList.prototype.size = function(){
          return this.length;
        };
        LinkedList.prototype.toString = function(){
            var string = '';
            var current = this.head;
            while(current){
              string += current.element;
              current = current.next;
            }
            return string;
        };
        LinkedList.prototype.getHead = function(){
          return this.head;
        };
      }
    }

3.1.2鏈表的基本使用

var linkedList = new LinkedList();
    console.log(linkedList.isEmpty());//true;
    linkedList.append('huang');
    linkedList.append('du')
    linkedList.insert(1,'cheng');
    console.log(linkedList.toString());//huangchengdu
    console.log(linkedList.indexOf('du'));//2
    console.log(linkedList.size());//3
    console.log(linkedList.removeAt(2));//du
    console.log(linkedList.toString());//huangcheng

3.2.1雙向鏈表的建立

鏈表有多種不一樣的類型,這一節介紹雙向鏈表。雙向鏈表和普通鏈表的區別在於,在鏈表中, 一個節點只有鏈向下一個節點的連接,而在雙向鏈表中,連接是雙向的:一個鏈向下一個元素, 另外一個鏈向前一個元素。

雙向鏈表和鏈表的區別就是有一個tail屬性，因此必須重寫insert、append、removeAt方法。每一個節點對應的Node也多了一個prev屬性。

//寄生組合式繼承實現，詳見javascript高級程序設計第七章
   function inheritPrototype(subType, superType) {
       function object(o) {
           function F() {}
           F.prototype = o;
           return new F();
       }
       var prototype = object(superType.prototype);
       prototype.constructor = subType;
       subType.prototype = prototype;
   }
   function DoublyLinkedList() {
       function Node(element) {
           this.element = element;
           this.next = null;
           this.prev = null;
       }
       this.tail = null;
       LinkedList.call(this);
       //與LinkedList不一樣的方法本身實現。
       this.insert = function(position, element) {
           if (position > -1 && position <= this.length) {
               var node = new Node(element);
               var current = this.head;
               var previous;
               var index = 0;
               if (position === 0) {
                   if (!this.head) {
                       this.head = node;
                       this.tail = node;
                   } else {
                       node.next = current;
                       current.prev = node;
                       this.head = node;
                   }
               } else if (position == this.length) {
                   current = this.tail;
                   current.next = node;
                   node.prev = current;
                   this.tail = node;
               } else {
                   while (index++ < position) {
                       previous = current;
                       current = current.next;
                   }
                   previous.next = node;
                   node.next = current;
                   current.prev = node;
                   node.prev = previous;
               }
               this.length++;
               return true;
           } else {
               return false;
           }
       };
       this.append = function(element) {
           var node = new Node(element);
           var current;
           if (this.head === null) {
               this.head = node;
               this.tail = node;
           } else {
               current = this.head;
               while (current.next !== null) {
                   current = current.next;
               }
               current.next = node;
               node.prev = current;
               this.tail = node;
           }
           this.length++;
       };
       this.removeAt = function(position) {
           if (position > -1 && position < this.length) {
               var current = this.head;
               var previous;
               var index = 0;
               if (position === 0) {
                   this.head = current.next;
                   if (this.length === 1) {
                       this.tail = null;
                   } else {
                       this.head.prev = null;
                   }
               } else if (position === (this.length - 1)) {
                   current = this.tail;
                   this.tail = current.prev;
                   this.tail.next = null;
               } else {
                   while (index++ < position) {
                       previous = current;
                       current = current.next;
                   }
                   previous.next = current.next;
                   current.next.prev = previous;
               }
               this.length--;
               return current.element;
           } else {
               return false;
           }
       };
   }
   inheritPrototype(DoublyLinkedList, LinkedList);

3.2.2雙向鏈表的基本使用

var doublyList = new DoublyLinkedList();
    console.log(doublyList.isEmpty()); //true;
    doublyList.append('huang');
    doublyList.append('du')
    doublyList.insert(1, 'cheng');
    console.log(doublyList.toString()); //huangchengdu
    console.log(doublyList.indexOf('du')); //2
    console.log(doublyList.size()); //3
    console.log(doublyList.removeAt(2)); //du
    console.log(doublyList.toString()); //huangcheng

3.2.3 循環鏈表

循環鏈表能夠像鏈表同樣只有單向引用,也能夠像雙向鏈表同樣有雙向引用。循環鏈表和鏈表之間惟一的區別在於,最後一個元素指向下一個元素的指針(tail.next)不是引用null, 而是指向第一個元素(head)。雙向循環鏈表有指向head元素的tail.next,和指向tail元素的head.prev。