js(JavaScript)数据结构之数组（Array）

什么是数据结构？

下面是维基百科的解释：

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构意味着接口或封装：一个数据结构可被视为两个函数之间的接口，或者是由数据类型联合组成的存储内容的访问方法封装。

我们每天的编码中都会用到数据结构，下面是常见的数据结构：

• 数组（Array）
• 栈（Stack）
• 队列（Queue）
• 链表（Linked List）
• 散列表（Hash）
• 字典
• 树（Tree）
• 图（Graph）
• 堆（Heap）

数组（Array）

在计算机科学中，数组数据结构（英语：array data
structure），简称数组（英语：Array），是由相同类型的元素（element）的集合所组成的数据结构，分配一块连续的内存来存储。利用元素的索引（index）可以计算出该元素对应的存储地址。——维基百科

数组经常使用的场景：待办事项列表、购物清单、最佳十名榜单等等。

数组是计算机科学中的一种数据结构，用于存储一系列相同类型的元素，并将它们存在连续的内存中。通过索引可以找到存储地址。

适用场景

• 适用：简单数据结构、不需要频繁查找或排序
• 不适用：复杂数据结构、需要频繁操作和查找

创建数组

• Array 构造函数：new Array() 或 new Array(1, 2, 3)，需要 new 关键字
• 方括号 []：[] 或 [1, 2, 3]，更简洁

1、Array构造函数

var arr1 = new Array();  //创建空数组
var arr2 = new Array(1,2,3); //创建元素为1，2，3的数组
var arr3 = new Array(5);  //创建长度为5的数组

Array构造函数，需要使用new关键字。

2、使用方括号[]

var arr1 = [] ;  //创建一个空数组
var arr2 = [4,5,6];  //创建元素为4，5，6的数组

判断、长度和遍历数组

• Array.isArray(arr)：判断是否是数组
• arr.length：获取数组长度
• 遍历方式：for、forEach、map、filter、some、every、find

判断是否是数组
Array.isArray(arr) 判断

Array.isArray(arr1);
结果输出为： true

判断数组的长度
数组有一个属性length，可以用来获取数组的长度。

var arr2 = [4,5,6,7];
var length = arr2.length;
结果输出为： 4

遍历数组
方式一：for循环遍历数组

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

方式二：forEach遍历数组
forEach()在原数组的基础上改变，没有返回值，在function内进行操作

arr.forEach( function (i) {
    console.log(i);
});

方式三：map遍历数组
map()会返回一个新数组，原数组不会改变。

var arr = [1,2,3];
var arr1 = arr.map(function (i) {
	return i * i;
});
结果：arr1 = [1,4,9]

方式四：filter遍历数组
过滤筛选，返回一个新数组，原数组不会改变。

var arr = [1,2,3,4,5,6,7,8,9];
var arr1 = arr.filter(function(i) {
	return i%2==0;
});
结果：arr1 = [2,4,6,8]

方式五：some遍历检测数组中是否有元素满足条件
如果有一个元素满足条件，则返回true，剩下的元素不会再进行检测
如果全部遍历结束，没有满足条件的元素，则返回false

var arr = [10,17,12,11];
arr.some(function(i){
	return i >15;
);
结果：true

方式六：every遍历检测数组是否所有元素都满足条件

var arr = [17,10,18,15];
arr.every(function(i){
	return i > 11;
});
结果：false

方法七：find遍历返回通过测试的数组的第一个元素的值
当数组中的元素满足条件时，find()返回符合条件的这个元素，剩下的元素不会再进行检测
如果没有符合条件的元素则返回undefined

var arr = [10,12,15,19,111];
arr.find(function(i){
	return i > 14;
});
结果：15

基本操作

• 读取/查找：arr[index]、indexOf、lastIndexOf
• 更新/替换：直接赋值或使用 splice()

插入和删除元素

• 插入：unshift()（首部）、push()（尾部）、splice()（中间）
• 删除：pop()（尾部）、shift()（首部）、splice()（中间）

读取元素/查找运算

JavaScript 中通过 数组[下标] 的方式来访问数组中指定下标的元素值，数组下标从0开始。

let arr = [1,5,2,4,4,3,2,14]
console.log(arr[5]) // 3

indexOf()
查找某个字符串在要查询的字符串中首次出现的位置的索引值

var arr = [1,2,3,4,3,2,1];
var n = arr.indexOf(3);
结果： n = 2;

lastIndexOf()
查找某个字符串在要查询的字符串中最后一个出现的索引值

var arr = [1,2,3,4,3,2,1];
var  n = arr.lastIndexOf(3);
结果：n = 4;

注意：如果某字符串中只有一个要查询的字符串，那么lastIndexOf和indexOf结果是一样的。

更新元素/替换元素

数组元素值的更新原理与访问原理一致，也是通过先计算出要更新的内存区域，然后再对其进行修改。

JavaScript 中通过 数组[下标] = 值 的方式对数组中指定位置的值进行修改。

let arr = [1,5,2,4,4,3,2,14]
arr[5] = 100
console.log(arr[5]) // 100

splice()方法
splice(index,length,new_arr)

• index:从第几个元素开始替换
• length:需要替换的元素的个数
• new_arr:替换出来的元素存储在new_arr里

这个方法的返回结果是被截取的部分

使用splice()进行替换:

var arr = [1,2,3,4,5,6];
var arr1 = arr.splice(0,2,9);
结果：arr = [9,3,4,5,6];  arr1 = [1,2];

使用splice()进行删除：

var arr = [1,2,3,4,5,6];
arr.splice(2,3);
结果：arr = [1,2,6];   arr1 = [3,4,5];

使用splice()进行插入：

var arr = [1,2,3,4,5,6];
arr.splice(2,0,10,11,12);
结果：arr = [1,2,10,11,12,3,,4,5,6];

插入元素/添加元素

数组的实际元素数量有可能小于数组的长度

let arr = new Array(8); //定义长度为8的数组，在内存中会为我们分配8个元素的空间

// 初始化：对数组前6个元素赋值
arr[0] = 1;
arr[1] = 5;
arr[2] = 2;
arr[3] = 4;
arr[4] = 4;
arr[5] = 3;

arr.size = 5 // 代表当前数组的实际使用长度

首位插入
unshift()
向数组首位插入元素，可插入多个

var arr = [1,2,3,4,5,6];
arr.unshift(0);
结果：arr = [0,1,2,3,4,5,6];

尾部插入
尾部插入，是最简单的情况，直接把插入的元素放在数组尾部的空闲位置即可，等同于更新元素的操作

如果需要在数组最后插入一个1，直接对当前数组最后一项赋值即可

arr[6] = 1 // 对第6个元素赋值

console.log(arr) // [ 1, 5, 2, 4, 4, 3, 1, <1 empty item> ]

push()
向数组末位插入入元素，可插入多个

var arr = [1,2,3,4,5,6];
arr.push(7);
结果：arr = [1,2,3,4,5,6,7];

配合length使用
向数组末位插入一个元素

var arr = [1,2,3,4,5,6];
ar[arr.length] = 8;
结果：arr = [1,2,3,4,5,6,8];

中间插入
由于数组的每一个元素都有其固定下标，所以不得不首先把插入位置及后面的元素向后移动，腾出地方，再把要插入的元素放到对应的数组位置上;
如果需要在数组第三个位置后插入一个1，那么需要想将第三个位置以及后面的元素全部向后移动一位，留出空闲的位置后再对其进行修改操作。

// 向数组中下标为 index 的位置插入一个item值
function arrayAddItem(arr, index, item) {
    // 将第item后的元素全部向后移动一位
    for(let i = arr.size; i > index; i--){
        // 移动
        arr[i] = arr[i-1]
    }
    
    // 将要插入的值赋值到指定位置
    arr[index] = item
    arr.size++
    
    return arr
}

arr = arrayAddItem(arr, 3, 1)
console.log(arr); // [ 1, 5, 2, 1, 4, 4, 3, <1 empty item> ]

超范围插入

由于数组的长度是不可变的，所以一个数组分配到的内存空间也是固定的。前面都是在数组中元素数量小于数组长度的情况下插入元素的。

let arr = [1,2,3,4,5]
arr.size = 5 // 当前数组是使用长度

// 向数组中下标为 index 的位置插入一个item值
function arrayAddItem(arr, index, item) {
    if(arr[arr.length-1]){
        // 数组中的元素数量已经满了，扩容数组
        arr = expandArray(arr)
    }

    // 将第item后的元素全部向后移动一位
    for(let i = arr.size; i > index; i--){
        // 移动
        arr[i] = arr[i-1]
    }
    // 将要插入的值赋值到指定位置
    arr[index] = item
    arr.size++

    return arr
}

// 扩容数组为原来长度的两倍
function expandArray(arr){
    // 创建一个长度为原来长度两倍的数组
    let newArray = new Array(arr.size * 2)

    // 将原来的数组复制到新的数组中
    for (let i = 0; i < arr.size; i++) {
        newArray[i] = arr[i]
    }
    newArray.size = arr.size

    return newArray
}

arr = arrayAddItem(arr, 3, 1)
console.log(arr); [ 1, 2, 3, 1, 4, 5, <4 empty items>]

删除元素

数组的删除操作和插入操作的过程相反，如果删除的元素位于数组中间，其后的元素都需要向前挪动1位

function arrayRemoveItem(arr, index){
    for (let i = index; i < arr.size-1; i++) {
        // 后面一项往前移动
        arr[i] = arr[i+1]
    }

    // 当前项算法为最后一项
    delete arr[arr.size-1]
    arr.size--
    return arr
}

如果对数组元素没有顺序要求，删除操作还存在一种取巧的方法：

function arrayRemoveItem(arr, index){
    // 最后一项移动到被删除的位置
    arr[index] = arr[size-1]
    // 移除最后一项
    delete arr[size-1]
    size--
    return arr
}

pop()
把数组末尾的元素去除，并返回这个元素

var arr = [1,2,3,4,5,6];
var number = arr.pop();
结果：arr = [1,2,3,4,5]; number = 6;

shift()
把数组开头的元素去除，并返回这个元素

var arr = [1,2,3,4,5,6];
var number = arr.shift();
结果：arr = [2,3,4,5,6]; number = 1;

其他操作

• 排序和反序：sort()、reverse()
• 连接：concat()
• 转换为字符串：join()、toString()
• 填充：fill()

反序reverse()

用来反转数组的

var arr = [1,2,3,4];
arr.reverse();
结果：arr = [4,3,2,1];

排序sort()

按照字典顺序对元素进行排序，用来排序数组的，并且你也可以自定义排序规则，只需要传入一个函数即可

var arr = [8,5,6,2,3,1];
arr.sort();
结果：arr = [1,2,3,5,6,8];

arr = ['sunshine_lin','sanxin_lin','digger_lin']
console.log(arr.sort())
//['digger_lin','sanxin_lin','sunshine_lin' ]
console.log(arr)
//['digger_lin','sanxin lin','sunshine lin'
console.log(arr.sort((a，b) => b,length - a.length)) // 根据字符串长度排序
//['sunshine_lin','digger_lin','sanxin_lin' ]

console.log(arr)
// [ 'sunshine_lin','digger_lin','sanxin_lin']

连接concat()

连接两个或者多个数组，并且返回该数组。

var arr1 = [1,2,3];
var arr2 = [4,5,6];
arr1.concat(arr2);
结果：arr1 = [1,2,3,4,5,6];

数组转换为字符串

join()

var arr = [1,2,3,4,5];
arr.join();
结果为："1,2,3,4,5"

toString()

var arr = ["a","b","c","d"];
arr.toString();
结果为：“a,b,c,d”

fill 填充

用来把数组填满成自己想要的元素

arr = ['sunshine_lin','sanxin_lin','digger_lin']
console.log(arr.fill(0))
// [0, 0, 0]
console.log(arr)
// [0, 0, 0]
console.log(new Array(5).fill('哈哈哈哈哈哈'))
//  ['哈哈哈哈哈哈', '哈哈哈哈哈哈', '哈哈哈哈哈哈', '哈哈哈哈哈哈', '哈哈哈哈哈哈']

参考效果

参考代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Array操作示例</title>
</head>

<body>
  <script>
    var arr = [1, 2, 3, 4, 5]; // 创建数组

    // 判断、长度和遍历数组
    console.log(Array.isArray(arr)); // true
    console.log(arr.length); // 5
    arr.forEach(function (item) {
      console.log(item);
    });

    // 读取/查找
    console.log(arr[2]); // 3
    console.log(arr.indexOf(4)); // 3
    console.log(arr.lastIndexOf(2)); // 1

    // 更新/替换
    arr[1] = 6;
    console.log(arr); // [1, 6, 3, 4, 5]
    arr.splice(2, 1, 7);
    console.log(arr); // [1, 6, 7, 4, 5]

    // 插入和删除元素
    arr.unshift(0);
    console.log(arr); // [0, 1, 6, 7, 4, 5]
    arr.push(8);
    console.log(arr); // [0, 1, 6, 7, 4, 5, 8]
    arr.splice(3, 0, 9);
    console.log(arr); // [0, 1, 6, 9, 7, 4, 5, 8]
    arr.pop();
    console.log(arr); // [0, 1, 6, 9, 7, 4, 5]
    arr.shift();
    console.log(arr); // [1, 6, 9, 7, 4, 5]
    arr.splice(2, 1);
    console.log(arr); // [1, 6, 7, 4, 5]

    // 其他操作
    arr.sort();
    console.log(arr); // [1, 4, 5, 6, 7]
    arr.reverse();
    console.log(arr); // [7, 6, 5, 4, 1]
    var newArr = arr.concat([2, 3]);
    console.log(newArr); // [7, 6, 5, 4, 1, 2, 3]
    var str = arr.join('-');
    console.log(str); // "7-6-5-4-1"
    arr.fill(0);
    console.log(arr); // [0, 0, 0, 0, 0]
  </script>
</body>

</html>

优势与劣势

• 优势：快速随机访问、高效的查找（如二分查找）
• 劣势：插入和删除操作影响性能，需要移动大量元素

适用场景

数组适用于读取操作多、写操作少的情况。

持续学习总结记录中，回顾一下上面的内容：
创建数组
Array 构造函数：new Array() 或 new Array(1, 2, 3)，需要 new 关键字
方括号 []：[] 或 [1, 2, 3]，更简洁
判断、长度和遍历数组
Array.isArray(arr)：判断是否是数组
arr.length：获取数组长度
遍历方式：for、forEach、map、filter、some、every、find
基本操作
读取/查找：arr[index]、indexOf、lastIndexOf
更新/替换：直接赋值或使用 splice()
插入和删除元素
插入：unshift()（首部）、push()（尾部）、splice()（中间）
删除：pop()（尾部）、shift()（首部）、splice()（中间）
其他操作
排序和反序：sort()、reverse()
连接：concat()
转换为字符串：join()、toString()