【化解数据结构】详解集合结构，并实现一个集合
📢 大家好，我是小丞同学，一名大二的前端爱好者
📢 这篇文章将讲解数据结构中的集合
📢 非常感谢你的阅读，不对的地方欢迎指正 🙏
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💡 知识点抢先看
- 什么是集合？
- 集合有哪些方法
- 实现一个集合
- 集合有哪些操作方式
LeetCode实战
📢 碎碎念
在之前的文章中，我们学习了 3 种线性结构，接下来我们需要学习的集合，我更倾向于把它称作是一个容器，它有着十分强大的方法和效率，我们一起来学习吧~
一、什么是集合？
集合是由一组无序且唯一（即不能重复）的项组成的，它具有数学中有限集合的性质。
在数学中，集合是一组不同的对象，比如：
的自然数集合：N = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, …} ，集合中的对象采用花括号包围
上图就可以表示一个集合，它具有唯一性和无序性
接下来我们一起来实现一个集合吧~
二、集合有哪些方法？
在
ES6中新增了一个Set类，可以通过它来快速的创建一个集合，在这里我们自己实现一个Set类
在上面我们说到，我们使用一个对象来创建集合（也可以使用数组）
当然选择对象来创建会更加方便一点，在 JavaScript 的对象中不允许一个键指向两个不同的属性，这保证了集合里的元素都是唯一的
在这里我们需要给集合添加一下这些方法
| 方法 | 含义 |
|---|---|
add(value) |
向集合中添加一个新的元素 |
remove(value) |
从集合移除一个值 |
has(value) |
判断集合中是否存在某个值 |
clear() |
清空集合 |
size() |
返回集合中的元素数量 |
values() |
返回集合中所有值的数组 |
三、手写实现一个集合
1. 创建一个 Set 类
利用对象来创建一个集合
class Set {
constructor () {
this.data = {}
}
}
接下来开始封装方法
2. 实现 has 方法
在实现 add 方法之前，需要先来实现一个 has 方法
has(value) {
return value in this.data
}
这里我们采用 in 操作符，判断 value 是否存在于 data 对象中，如果有就返回 true 即可
3. 实现 add 方法
由于集合存在唯一性的特点，因此我们需要在添加元素之前，判断当前集合中，是否存在当前元素，如果不存在就添加到集合当中，返回添加成功 true ，如果存在则返回 false 未添加
add(value) {
if(!this.has(value)) {
this.data[value] = value
return true
}
return false
}
在这里我们先通过 has 方法来判断是否有值，没有的话添加到集合中
4.实现 remove 方法
remove 方法从集合中移出一个元素，它接受需要移出的元素作为参数
remove (value) {
if(this.has(value)) {
delete this.data[value]
return true
}
console.log('未找到需要删除的元素');
return false
}
在这里先通过 has 方法来判断是否有这个值，有的话采用 delete 删除元素，没有提示未找到
5. 实现 clear 方法
clear 方法清空整个集合，我们同样可以采用重置对象的方式来实现
clear() {
this.data = {}
}
6. 实现 size 方法
实现 size 有很多种方法
第一种
可以利用 object 类的内置方法 keys ，它能够返回一个给定对象所有属性的数组
因此我们可以采用 length 方法来获取它的长度
size() {
return Object.keys(this.data).length
}
第二种
我们可以手动提取 data 对象上的每个属性，记录属性的个数
size() {
let count = 0;
// 遍历对象
for(let prop in this.data) {
if(this.data.hasOwnProperty(prop)) {
++count
}
}
return count
}
在这里我们还需要使用对象的 hasOwnProperty 方法来判断，这个属性是不是原型上的方法，因为对象种包含了很多内置的方法，采用 for-in 遍历时，会遍历到不是集合中的值
简单一点使用第一种方法即可
7. values 方法
我们需要将 data 集合，转化成一个数组，我们可以采用之前用到的 keys 方法来实现
values() {
return Object.keys(this.data)
}
8. 完整 Set 实现
class Set {
constructor() {
this.data = {}
}
has(value) {
return value in this.data
}
add(value) {
if (!this.has(value)) {
this.data[value] = value
return true
}
return false
}
remove(value) {
if (this.has(value)) {
delete this.data[value]
return true
}
console.log('未找到需要删除的元素');
return false
}
clear() {
this.data = {}
}
size() {
return Object.keys(this.data).length
}
values() {
return Object.keys(this.data)
}
}
9. 如何使用 Set 方法
我们只需要通过 new 方法来构造一个实例对象即可操作它
const set = new Set()
添加元素
set.add(2)
set.add(3)
删除元素
set.remove(3)
set.remove(4) // 未找到需要删除的元素
四、集合操作方法
在数学中，我们常常做到一些求，交集，求并集，求子集差集的操作，在这里我们也可以实现
| 方法 | 含义 |
|---|---|
union() |
并集 |
intersection() |
交集 |
difference() |
差集 |
subset() |
差集 |
1. 实现并集操作
并集是求给定两个集合的一个合集，也就是所有元素组成的新集合
如何实现呢
- 首先我们需要接收一个传入的集合
otherSet，并创建一个新的集合用来存放最后的数据 - 通过
values方法展开集合成数组，遍历添加到新的集合中，对传入的数组也是如此 - 最后返回新集合
注意噢，由于我们对
values封装的时候，没有预留参数，因此我们在转化otherSet的时候需要使用otherSet.values
union(otherSet) {
const unionSet = new Set()
// 集合->数组
const values = this.values()
const values2 = otherSet.values(otherSet)
values.map(item => { unionSet.add(item) })
values2.map(item => { unionSet.add(item) })
return unionSet
}
如何使用呢？
const set = new Set()
const set2 = new Set()
set2.add(3)
set.add(2)
console.log(set.union(set2)); // Set { data: { '2': '2', '3': '3' } }
2. 实现交集操作
交集操作也就是：返回两个集合中的相同元素组成的新集合
实现思路
- 新建一个需要返回的集合，同时接收一个集合
- 同样的转化为数组来进行操作
- 取一个集合来遍历，拿到的元素在另一个集合中用
has来判断，另一个集合中有没有这个值，有的话说明是公共存在的，添加到新的集合中
你知道这样实现的时间复杂度是多少吗？
intersection() {
const intersectionSet = new Set()
// 当前集合转化成数组
const values = this.values()
for (let i = 0; i < values.length; i++) {
if (otherSet.has(values[i])) {
intersectionSet.add(values[i])
}
}
return intersectionSet
3. 实现差集操作
差集操作就是返回相对不同的部分，A 和 B 的差集就是 A 单独的部分
蓝色这块就是我们要求的
实现思路，和求并集相反即可
difference(otherSet) {
const differenceSet = new Set()
const values = this.values
for (let i = 0; i < values.length; i++) {
// 判断otherSet中有没有这个元素，没有就是相差的部分
if (!otherSet.has(values[i])) {
differenceSet.add(values[i])
}
}
return differenceSet
}
4. 实现 subset 方法
subset 是用来判断它们是不是父子关系，也就是 A 集合是不是包含在 B 集合中
实现思路
- 如果 A 集合大小大于 B 集合，则不可能是子集
- 判断集合 A 中的所有元素是不是在集合 B 中都能找到
subset(otherSet) {
if (this.size() > otherSet.size()) {
return false
}
// return 中断
let values = this.values()
for(let i = 0;i<values.length;i++) {
if(!otherSet.has(values[i])) {
return false
}
}
return true
}
到现在！终于实现完了这些方法，其实思路都差不多，非常感谢能看到这里，谢谢~
五、LeetCode 实战
349. 两个数组的交集
给定两个数组，编写一个函数来计算它们的交集。
输入：nums1 = [1,2,2,1], nums2 = [2,2]
输出：[2]
在 LeetCode 刷题的时候，我们不需要自己实现一个集合，我们可以直接使用现成的 Set 类来创建一个集合
AC 优雅代码
var intersection = function (nums1, nums2) {
// 对 nums1 去重
const set1 = new Set(nums1)
const set2 = new Set(nums2)
return [...new Set([...set1].filter(item => set2.has(item)))]
};
可能和前面讲的使用的方法不一样，这是因为数组中有大量的 API 供我们使用，应对不同的场景我们需要能够做出选择
📖 总结
在这篇文章中我们封装了一个集合，同时实现了很多集合的操作方法。
在 ES6 中新增了 Set 类，它的底层是通过 map 来实现的，map 底层利用了哈希表来实现，它极大的优化了我们查值的速度，因此在刷题的时候，可以想想能不能使用 Set 来实现。
本文关于集合的内容就到这里结束了，相信你一定能从中学到很多东西。下一篇文章将带你探索字典的奥秘。
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最后，可能在很多地方讲诉的不够清晰，请见谅
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