JavaScript 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之美

前言

想寫(xiě)好前端逐纬，先練好內(nèi)功。

棧內(nèi)存與堆內(nèi)存 肮街、淺拷貝與深拷貝风题，可以說(shuō)是前端程序員的內(nèi)功，要知其然嫉父，知其所以然沛硅。

筆者寫(xiě)的 JavaScript 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之美 系列用的語(yǔ)言是 JavaScript ，旨在入門(mén)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法和方便以后復(fù)習(xí)绕辖。

棧

棧

定義

1. 后進(jìn)者先出摇肌，先進(jìn)者后出，簡(jiǎn)稱(chēng) 后進(jìn)先出（LIFO）仪际，這就是典型的棧結(jié)構(gòu)围小。
2. 新添加的或待刪除的元素都保存在棧的末尾，稱(chēng)作棧頂树碱，另一端就叫棧底肯适。
3. 在棧里，新元素都靠近棧頂成榜，舊元素都接近棧底框舔。
4. 從棧的操作特性來(lái)看，是一種 操作受限的線性表赎婚，只允許在一端插入和刪除數(shù)據(jù)刘绣。
5. 不包含任何元素的棧稱(chēng)為空棧。

棧也被用在編程語(yǔ)言的編譯器和內(nèi)存中保存變量挣输、方法調(diào)用等纬凤，比如函數(shù)的調(diào)用棧。

堆

定義

• 堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)撩嚼。
  它的存取數(shù)據(jù)的方式停士，與書(shū)架與書(shū)非常相似。我們不關(guān)心書(shū)的放置順序是怎樣的完丽，只需知道書(shū)的名字就可以取出我們想要的書(shū)了向瓷。
  好比在 JSON 格式的數(shù)據(jù)中，我們存儲(chǔ)的 key-value 是可以無(wú)序的舰涌，只要知道 key，就能取出這個(gè) key 對(duì)應(yīng)的 value你稚。

堆與棧比較

• 堆是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存瓷耙，內(nèi)存大小不一朱躺，也不會(huì)自動(dòng)釋放。
• 棧是自動(dòng)分配相對(duì)固定大小的內(nèi)存空間搁痛，并由系統(tǒng)自動(dòng)釋放长搀。
• 棧，線性結(jié)構(gòu)鸡典，后進(jìn)先出源请，便于管理。
• 堆彻况，一個(gè)混沌谁尸，雜亂無(wú)章，方便存儲(chǔ)和開(kāi)辟內(nèi)存空間纽甘。

棧內(nèi)存與堆內(nèi)存

JavaScript 中的變量分為基本類(lèi)型和引用類(lèi)型良蛮。

• 基本類(lèi)型是保存在棧內(nèi)存中的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)段，它們的值都有固定的大小悍赢，保存在椌鐾空間，通過(guò)按值訪問(wèn)左权，并由系統(tǒng)自動(dòng)分配和自動(dòng)釋放皮胡。
  這樣帶來(lái)的好處就是，內(nèi)存可以及時(shí)得到回收赏迟，相對(duì)于堆來(lái)說(shuō)屡贺，更加容易管理內(nèi)存空間。
  JavaScript 中的 Boolean瀑梗、Null烹笔、Undefined、Number抛丽、String谤职、Symbol 都是基本類(lèi)型。

• 引用類(lèi)型（如對(duì)象亿鲜、數(shù)組允蜈、函數(shù)等）是保存在堆內(nèi)存中的對(duì)象，值大小不固定蒿柳，棧內(nèi)存中存放的該對(duì)象的訪問(wèn)地址指向堆內(nèi)存中的對(duì)象饶套，JavaScript 不允許直接訪問(wèn)堆內(nèi)存中的位置，因此操作對(duì)象時(shí)垒探，實(shí)際操作對(duì)象的引用妓蛮。
  JavaScript 中的 Object、Array圾叼、Function蛤克、RegExp捺癞、Date 是引用類(lèi)型。

結(jié)合實(shí)例說(shuō)明

let a1 = 0; // 棧內(nèi)存
let a2 = "this is string" // 棧內(nèi)存
let a3 = null; // 棧內(nèi)存
let b = { x: 10 }; // 變量 b 存在于棧中构挤，{ x: 10 } 作為對(duì)象存在于堆中
let c = [1, 2, 3]; // 變量 c 存在于棧中髓介，[1, 2, 3] 作為對(duì)象存在于堆中

棧/堆內(nèi)存空間

當(dāng)我們要訪問(wèn)堆內(nèi)存中的引用數(shù)據(jù)類(lèi)型時(shí)

• 1. 從棧中獲取該對(duì)象的地址引用
• 2. 再?gòu)亩褍?nèi)存中取得我們需要的數(shù)據(jù)

基本類(lèi)型發(fā)生復(fù)制

let a = 20;
let b = a;
b = 30;
console.log(a); // 20

基本類(lèi)型發(fā)生復(fù)制過(guò)程

在棧內(nèi)存中的數(shù)據(jù)發(fā)生復(fù)制行為時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為新的變量分配一個(gè)新值筋现，最后這些變量都是 相互獨(dú)立唐础，互不影響的。

引用類(lèi)型發(fā)生復(fù)制

let a = { x: 10, y: 20 }
let b = a;
b.x = 5;
console.log(a.x); // 5

• 引用類(lèi)型的復(fù)制矾飞，同樣為新的變量 b 分配一個(gè)新的值一膨，保存在棧內(nèi)存中，不同的是凰慈，這個(gè)值僅僅是引用類(lèi)型的一個(gè)地址指針汞幢。
• 他們兩個(gè)指向同一個(gè)值，也就是地址指針相同微谓，在堆內(nèi)存中訪問(wèn)到的具體對(duì)象實(shí)際上是同一個(gè)森篷。
• 因此改變 b.x 時(shí)，a.x 也發(fā)生了變化豺型，這就是引用類(lèi)型的特性仲智。

結(jié)合下圖理解

引用類(lèi)型（淺拷貝）的復(fù)制過(guò)程

總結(jié)

淺拷貝與深拷貝

上面講的引用類(lèi)型的復(fù)制就是淺拷貝前联，復(fù)制得到的訪問(wèn)地址都指向同一個(gè)內(nèi)存空間。所以修改了其中一個(gè)的值娶眷，另外一個(gè)也跟著改變了似嗤。

深拷貝：復(fù)制得到的訪問(wèn)地址指向不同的內(nèi)存空間，互不相干届宠。所以修改其中一個(gè)值烁落，另外一個(gè)不會(huì)改變。

平時(shí)使用數(shù)組復(fù)制時(shí)豌注，我們大多數(shù)會(huì)使用 =伤塌，這只是淺拷貝，存在很多問(wèn)題轧铁。比如：

let arr = [1,2,3,4,5];
let arr2 = arr;
console.log(arr) //[1, 2, 3, 4, 5]
console.log(arr2) //[1, 2, 3, 4, 5]
arr[0] = 6;
console.log(arr) //[6, 2, 3, 4, 5]
console.log(arr2) //[6, 2, 3, 4, 5]
arr2[4] = 7;
console.log(arr) //[6, 2, 3, 4, 7]
console.log(arr2) //[6, 2, 3, 4, 7]

很明顯每聪，淺拷貝下，拷貝和被拷貝的數(shù)組會(huì)相互受到影響。

所以熊痴，必須要有一種不受影響的方法他爸，那就是深拷貝。

深拷貝的的復(fù)制過(guò)程

let a = { x: 10, y: 20 }
let b = JSON.parse(JSON.stringify(a));
b.x = 5;
console.log(a.x); // 10
console.log(b.x); // 5

復(fù)制前

復(fù)制后

b.x 修改為 5 后

數(shù)組

一果善、for 循環(huán)

//for 循環(huán) copy
function copy(arr) {
    let cArr = []
    for(let i = 0; i < arr.length; i++){
      cArr.push(arr[i])
    }
    return cArr;
}
let arr3 = [1,2,3,4];
let arr4 = copy(arr3) //[1,2,3,4]
console.log(arr4) //[1,2,3,4]
arr3[0] = 5;
console.log(arr3) //[5,2,3,4]
console.log(arr4) //[1,2,3,4]

二、slice 方法

//slice實(shí)現(xiàn)深拷貝
let arr5 = [1,2,3,4];
let arr6 = arr5.slice(0);
arr5[0] = 5;
console.log(arr5); //[5,2,3,4]
console.log(arr6); //[1,2,3,4]

三系谐、concat 方法

//concat實(shí)現(xiàn)深拷貝
let arr7 = [1,2,3,4];
let arr8 = arr7.concat();
arr7[0] = 5;
console.log(arr7); //[5,2,3,4]
console.log(arr8); //[1,2,3,4]

四巾陕、es6 擴(kuò)展運(yùn)算

//es6 擴(kuò)展運(yùn)算實(shí)現(xiàn)深拷貝
let arr9 = [1,2,3,4];
let [...arr10] = arr9;
arr9[0] = 5;
console.log(arr9) //[5,2,3,4]
console.log(arr10) //[1,2,3,4]

五、JSON.parse 與 JSON.stringify

let arr9 = [1,2,3,4];
let arr10 = JSON.parse(JSON.stringify(arr9))
arr9[0] = 5;
console.log(arr9) //[5,2,3,4]
console.log(arr10) //[1,2,3,4]

注意：該方法在數(shù)據(jù)量比較大時(shí)纪他，會(huì)有性能問(wèn)題鄙煤。

對(duì)象

一、對(duì)象的循環(huán)

//  循環(huán) copy 對(duì)象
let obj = {
    id:'0',
    name:'king',
    sex:'man'
}
let obj2 = copy2(obj)
function copy2(obj) {
    let cObj = {};
    for(var key in obj){
      cObj[key] = obj[key]
    }
    return cObj
}
obj2.name = "king2"
console.log(obj) // {id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj2) // {id: "0", name: "king2", sex: "man"}

二茶袒、JSON.parse 與 JSON.stringify

var obj1 = {
    x: 1, 
    y: {
        m: 1
    },
    a:undefined,
    b:function(a,b){
      return a+b
    },
    c:Symbol("foo")
};
var obj2 = JSON.parse(JSON.stringify(obj1));
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}, a: undefined, b: ?, c: Symbol(foo)}
console.log(obj2) //{x: 1, y: {m: 1}}
obj2.y.m = 2; //修改obj2.y.m
console.log(obj1) //{x: 1, y: {m: 1}, a: undefined, b: ?, c: Symbol(foo)}
console.log(obj2) //{x: 1, y: {m: 2}}

可實(shí)現(xiàn)多維對(duì)象的深拷貝梯刚。

注意：進(jìn)行JSON.stringify() 序列化的過(guò)程中，undefined薪寓、任意的函數(shù)以及 symbol 值亡资，在序列化過(guò)程中會(huì)被忽略（出現(xiàn)在非數(shù)組對(duì)象的屬性值中時(shí)）或者被轉(zhuǎn)換成 null（出現(xiàn)在數(shù)組中時(shí)）。

三向叉、es6 擴(kuò)展運(yùn)算

let obj = {
    id:'0',
    name:'king',
    sex:'man'
}
let {...obj4} = obj
obj4.name = "king4"
console.log(obj) //{id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj4) //{id: "0", name: "king4", sex: "man"}

四锥腻、Object.assign()

Object.assign() 只能實(shí)現(xiàn)一維對(duì)象的深拷貝。

var obj1 = {x: 1, y: 2}, obj2 = Object.assign({}, obj1);
console.log(obj1) // {x: 1, y: 2}
console.log(obj2) // {x: 1, y: 2}

obj2.x = 2; // 修改 obj2.x
console.log(obj1) // {x: 1, y: 2}
console.log(obj2) // {x: 2, y: 2}

var obj1 = {
    x: 1, 
    y: {
        m: 1
    }
};
var obj2 = Object.assign({}, obj1);
console.log(obj1) // {x: 1, y: {m: 1}}
console.log(obj2) // {x: 1, y: {m: 1}}

obj2.y.m = 2; // 修改 obj2.y.m
console.log(obj1) // {x: 1, y: {m: 2}}
console.log(obj2) // {x: 2, y: {m: 2}}

通用深拷貝方法

簡(jiǎn)單版

let clone = function (v) {
    let o = v.constructor === Array ? [] : {};
    for(var i in v){
      o[i] = typeof v[i] === "object" ? clone(v[i]) : v[i];
    }
    return o;
}
// 測(cè)試
let obj = {
    id:'0',
    name:'king',
    sex:'man'
}
let obj2 = clone(obj)
obj2.name = "king2"
console.log(obj) // {id: "0", name: "king", sex: "man"}
console.log(obj2) // {id: "0", name: "king2", sex: "man"}

let arr3 = [1,2,3,4];
let arr4 = clone(arr3) // [1,2,3,4]
arr3[0] = 5;
console.log(arr3) // [5,2,3,4]
console.log(arr4) // [1,2,3,4]

但上面的深拷貝方法遇到循環(huán)引用母谎，會(huì)陷入一個(gè)循環(huán)的遞歸過(guò)程瘦黑，從而導(dǎo)致爆棧，所以要避免奇唤。

let obj1 = {
    x: 1, 
    y: 2
};
obj1.z = obj1;
let obj2 = clone(obj1);
console.log(obj2) 

結(jié)果如下：

爆棧

總結(jié)：深刻理解 javascript 的深淺拷貝幸斥，可以靈活的運(yùn)用數(shù)組與對(duì)象，并且可以避免很多 bug咬扇。

文章輸出計(jì)劃

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如果有錯(cuò)誤或者不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤剑?qǐng)務(wù)必給予指正涕蚤，十分感謝宪卿。

7. 最后

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參考文章：

JavaScript棧內(nèi)存和堆內(nèi)存
JavaScript實(shí)現(xiàn)淺拷貝與深拷貝的方法分析
淺拷貝與深拷貝（JavaScript）

筆芯

全棧修煉