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JavaScript数据结构与算法之集合(Set)

集合(Set)

说起集合,就想起刚进高中时,数学第一课讲的就是集合。因此在学习集合这种数据结构时,倍感亲切。
集合的基本性质有一条: 集合中元素是不重复的。因为这种性质,所以我们选用了对象来作为集合的容器,而非数组。
虽然数组也能做到所有不重复,但终究过于繁琐,不如集合。

集合的操作

集合的基本操作有交集、并集、差集等。这儿我们介绍JavaScipt集合中交集、并集、差集的实现。

JavaScipt中集合的实现

首先,创建一个构造函数。

/**
 * 集合的构造函数
 */
function Set方法 {
 /**
  * 集合元素的容器,以对象来表示
  * @type {Object}
  */
 var items = {};
}

集合需要有如下方法:

has(value): 检测集合内是否有某个元素 add(value): 给集合内添加某个元素 remove(value): 移除集合中某个元素 clear(value): 清空集合 size(): 返回集合长度 values(): 返回集合转换的数组 union(otherSet): 返回两个集合的并集 intersection(otherSet): 返回两个集合的交集 difference(otherSet): 返回两个集合的差集 subset(otherSet): 判断该集合是否为传入集合的子集

has方法:

说明:集合中元素是不重复的。所以在其它任何操作前,必须用has方法确认集合是否有某个元素。这儿使用了hasOwnProperty方法来检测。
实现:

/**
 * 检测集合内是否有某个元素
 * @param {Any} value  要检测的元素
 * @return {Boolean}    如果有,返回true
 */
this.has = function(value) {
 // hasOwnProperty的问题在于
 // 它是一个方法,所以可能会被覆写
 return items.hasOwnProperty(value)
};

add方法:

说明: 给集合内添加某个元素。
实现:

/**
 * 给集合内添加某个元素
 * @param {Any} value 要被添加的元素
 * @return {Boolean}    添加成功返回True。
 */
this.add = function(value) {
 //先检测元素是否存在。
 if (!this.has(value)) {
  items[value] = value;
  return true;
 }
 //如果元素已存在则返回false
 return false;
};

remove方法:

说明: 移除集合中某个元素
实现:

/**
 * 移除集合中某个元素
 * @param {Any} value 要移除的元素
 * @return {Boolean}    移除成功返回True。
 */
this.remove = function(value) {
 //先检测元素是否存在。
 if (this.has(value)) {
  delete items[value];
  return true;
 }
 //如果元素不存在,则删除失败返回false
 return false;
};

clear方法:
说明: 清空集合
实现:

/**
 * 清空集合
 */
this.clear = function() {
 this.items = {};
};

size方法

说明: 返回集合长度,这儿有两种方法。第一种方法使用了Object.keys这个Api,但只支持IE9及以上。第二种则适用于所有浏览器。
实现:

/**
 * 返回集合长度,只可用于IE9及以上
 * @return {Number} 集合长度
 */
this.size = function() {
 // Object.keys方法能将对象转化为数组
 // 只可用于IE9及以上,但很方便
 return Object.keys(items).length;
}

/**
 * 返回集合长度,可用于所有浏览器
 * @return {Number} 集合长度
 */
this.sizeLegacy = function() {
 var count = 0;
 for (var prop in items) {
  if (items.hasOwnProperty(prop)) {
   ++count;
  }
 }
 return count;
}

values方法

说明: 返回集合转换的数组,这儿也有两种方法。理由同上。使用了Object.keys,只能支持IE9及以上。
实现:

/**
 * 返回集合转换的数组,只可用于IE9及以上
 * @return {Array} 转换后的数组
 */
this.values = function() {
 return Object.keys(items);
};

/**
 * 返回集合转换的数组,可用于所有浏览器
 * @return {Array} 转换后的数组
 */
this.valuesLegacy = function() {
 var keys = [];
 for (var key in items) {
  keys.push(key)
 };
 return keys;
};

union方法

说明: 返回两个集合的并集
实现:

/**
 * 返回两个集合的并集
 * @param {Set} otherSet 要进行并集操作的集合
 * @return {Set}     两个集合的并集
 */
this.union = function(otherSet) {
 //初始化一个新集合,用于表示并集。
 var unionSet = new Set();
 //将当前集合转换为数组,并依次添加进unionSet
 var values = this.values();
 for (var i = 0; i < values.length; i++) {
  unionSet.add(values[i]);
 }

 //将其它集合转换为数组,依次添加进unionSet。
 //循环中的add方法保证了不会有重复元素的出现
 values = otherSet.values();
 for (var i = 0; i < values.length; i++) {
  unionSet.add(values[i]);
 }

 return unionSet;
};

intersection方法

说明: 返回两个集合的交集
实现:

/**
 * 返回两个集合的交集
 * @param {Set} otherSet 要进行交集操作的集合
 * @return {Set}     两个集合的交集
 */
this.intersection = function(otherSet) {
 //初始化一个新集合,用于表示交集。
 var interSectionSet = new Set();
 //将当前集合转换为数组
 var values = this.values();
 //遍历数组,如果另外一个集合也有该元素,则interSectionSet加入该元素。
 for (var i = 0; i < values.length; i++) {

  if (otherSet.has(values[i])) {
   interSectionSet.add(values[i])
  }
 }

 return interSectionSet;
};

difference方法

说明: 返回两个集合的差集
实现:

/**
 * 返回两个集合的差集
 * @param {Set} otherSet 要进行差集操作的集合
 * @return {Set}     两个集合的差集
 */
this.difference = function(otherSet) {
 //初始化一个新集合,用于表示差集。
 var differenceSet = new Set();
 //将当前集合转换为数组
 var values = this.values();
 //遍历数组,如果另外一个集合没有该元素,则differenceSet加入该元素。
 for (var i = 0; i < values.length; i++) {

  if (!otherSet.has(values[i])) {
   differenceSet.add(values[i])
  }
 }

 return differenceSet;
};

subset方法

说明: 判断该集合是否为传入集合的子集。这段代码在我自己写完后与书上一比对,觉得自己超级low。我写的要遍历数组三次,书上的只需要一次,算法复杂度远远低于我的。
实现:

/**
 * 判断该集合是否为传入集合的子集
 * @param {Set} otherSet 传入的集合
 * @return {Boolean}   是则返回True
 */
this.subset = function(otherSet) {
 // 第一个判定,如果该集合长度大于otherSet的长度
 // 则直接返回false
 if (this.size() > otherSet.size()) {
  return false;
 } else {
  // 将当前集合转换为数组
  var values = this.values();

  for (var i = 0; i < values.length; i++) {

   if (!otherSet.has(values[i])) {
    // 第二个判定。只要有一个元素不在otherSet中
    // 那么则可以直接判定不是子集,返回false
    return false;
   }
  }

  return true;
 }
};

ES6中的集合

ES6也提供了集合,但之前看ES6的集合操作一直迷迷糊糊的。实现一遍后再去看,感觉概念清晰了很多。
具体的我掌握的不是很好,还在学习中,就不写出来啦~推荐看阮一峰老师的《ECMAScript 6入门》中对ES6 Set的介绍。
《ECMAScript 6入门》? Set和Map数据结构

感想

到了这儿,已经掌握了一些基本的数据结构。剩下的都是难啃的骨头了(对我而言)。

字典的散列表、图、树、排序算法。算是四大金刚,所以近期关于数据结构与算法系列的文章,可能会更新的很慢。对我来说,也算是一个坎。希望这个寒假,能跨过这个坎。

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