数据结构（基于JavaScript）—— 5种数据结构

该文章是本人在学习前端算法与数据结构面试：底层逻辑解读与大厂真题训练小册的笔记第一篇~

需要掌握的数据结构

数组
栈
队列
链表
树（二叉树）

数组

何为数组？

必要条件：存储在连续的内存空间里

数组的创建

javascript 复制代码

const arr = [1, 2, 3, 4]

创建指定长度的空数组，例如创建一个长度为7的空数组：

javascript 复制代码

const arr = new Array(7)

创建指定长度的全为1的数组，例如创建一个长度为7的全为1的数组：

javascript 复制代码

const arr = new Array(7).fill(1)

数组的遍历

【推荐】for循环（从性能上看，for 循环遍历起来是最快的）

javascript 复制代码

// 获取数组的长度
const len = arr.length
for(let i=0;i<len;i++) {
    // 输出数组的元素值，输出当前索引
    console.log(arr[i], i)
}

forEach 方法

javascript 复制代码

arr.forEach((item, index)=> {
    // 输出数组的元素值，输出当前索引
    console.log(item, index)
})

map方法

map 方法在调用形式上与 forEach 无异，区别在于 map 方法会根据你传入的函数逻辑对数组中每个元素进行处理、进而返回一个全新的数组。
javascript 复制代码
```
const newArr = arr.map((item, index)=> {
    // 输出数组的元素值，输出当前索引
    console.log(item, index)
    // 在当前元素值的基础上加1
    return item + 1
})
```
这段代码就通过 map 来返回了一个全新的数组，数组中每个元素的值都是在其现有元素值的基础上+1后的结果。

初始化一个二维数组

推荐大家采纳的二维数组初始化方法非常简单（而且性能也不错）。直接用一个 for 循环来解决：

*for 循环中，每一次迭代我们都通过"[]"来创建一个新的数组，这样就不会出现使用fill([])导致的指向问题了。

javascript 复制代码

const len = arr.length
for(let i=0;i<len;i++) {
    // 将数组的每一个坑位初始化为数组
    arr[i] = []
}

栈和队列

在 JavaScript 中，栈和队列的实现一般都要依赖于数组，所以可以将栈和队列看作是"特别的数组"。

数组、栈、队列三者之间的区别在于 ------ 对数组的增删操作有不同的限制。

数组 ------ 灵活删减

数组中增加元素的三种方法：

unshift(a) 将元素a添加到数组的头部

push(a) 将元素a添加到数组的尾部

splice(index, num, a) 添加元素到数组的任何位置

第一个入参是起始的索引值，第二个入参表示从起始索引开始需要删除的元素个数，第三个位置开始的入参，都代表着需要添加到数组里的元素的值。
数组中删除元素的三种方法：

shift() 删除数组头部的元素

pop() 删除数组尾部的元素

splice(index, num) 删除从index位置开始num个元素

栈（Stack）------只用 pop 和 push 完成增删的"数组" *堆放东西

栈是一种后进先出(LIFO，Last In First Out)的数据结构。

栈有两个特征：

只允许从尾部添加元素 => 只能用 push 来添加元素

只允许从尾部移除元素 => 只能用 pop 来移除元素

队列（Queue）------只用 push 和 shift 完成增删的"数组" *排队

队列是一种先进先出（FIFO，First In First Out）的数据结构。

队列有两个特征：

只允许从尾部添加元素 => 只能用 push 来添加元素

只允许从头部移除元素 => 只能用 shift 来移除元素

链表

链表和数组相似，它们都是有序的列表、都是线性结构（有且仅有一个前驱、有且仅有一个后继）。不同点在于，链表中，数据单位的名称叫做"结点"，而结点的分布，在内存中可以是离散的。

例如，一个内容为1->2->3->4->5的链表，在内存中的形态可以是散乱如下的：

在链表中，每一个结点的结构都包括了两部分的内容：数据域和指针域(指向下一个结点)。
javascript 复制代码
{
   // 数据域
   val: 1,
   // 指针域，指向下一个结点
   next: {
       val:2,
       next: ...
   }
}   
*要想访问链表中的任何一个元素，我们都得从起点结点开始，逐个访问 next，一直访问到目标结点为止。

有时还会设定一个 head 指针来专门指向链表的开始位置：

链表节点的创建

创建列表结点，我们需要一个构造函数：

javascript 复制代码

function ListNode(val) {
    this.val = val;
    this.next = null;
}

然后我们就可以使用构造函数创建结点。传入val作为参数，并指定next即可

javascript 复制代码

const node = new ListNode(1)  
node.next = new ListNode(2)

这样我们就创建出了一个数据域值为1，next 结点数据域值为2的链表结点：

链表元素的添加

要想完成这个动作，我们需要变更的是前驱结点 和目标结点的 next 指针指向。

javascript 复制代码

// 如果目标结点本来不存在，那么记得手动创建
const node3 = new ListNode(3)     
// 把node3的 next 指针指向 node2（即 node1.next）
node3.next = node1.next
// 把node1的 next 指针指向 node3
node1.next = node3

链表元素的删除

删除的标准是：在链表的遍历过程中，无法再遍历到某个结点的存在。

其实也就是让这个结点脱离这个链表的关系链。

注意：在涉及链表删除操作的题目中，重点不是定位目标结点，而是定位目标结点的前驱结点。

在js中的数组与链表

*JS 数组未必是真正的数组 JS 数组和常规数组的不同：

在js中，若在一个数组中只定义了一种类型元素，那么对应的就是连续内存
但如果在数组中定义了不同类型的元素，它对应的就是一段非连续的内存。此时，JS 数组不再具有数组的特征 ，其底层使用哈希映射分配内存空间，是由对象链表来实现的。

*链表的特点

【优点】高效的增删操作：添加和删除元素都不需要挪动多余的元素。O(1)

【缺点】麻烦的访问操作：当我们试图读取某一个特定的链表结点时，必须遍历整个链表来查找它。O(n) 而在数组中可以通过直接访问索引实现一步访问：O(1)

因此涉及到数组与链表两种数据结构选型时，要明确两者的特性：

链表的插入/删除效率较高，而访问效率较低；
数组的访问效率较高，而插入效率较低。

树

二叉树结构

它可以没有根结点，作为一棵空树存在。
如果它不是空树，那么必须由根结点、左子树和右子树组成，且左右子树都是二叉树。
且与普通的树不同，二叉树中会严格区分左右子树。

创建二叉树

创建二叉树，我们需要一个构造函数：

数据域

左侧子结点（左子树根结点）的引用

右侧子结点（右子树根结点）的引用

javascript 复制代码

// 二叉树结点的构造函数
function TreeNode(val) {
    this.val = val;
    this.left = null;
    this.right = null;
}

当你需要新建一个二叉树结点时，直接调用构造函数、传入数据域的值val就行了：

javascript 复制代码

const node  = new TreeNode(1)

以这个结点为根结点，我们可以通过给 left/right 赋值拓展其子树信息，延展出一棵二叉树。