JS中的算法与数据结构之集合(Set)实例详解

前端  /  管理员 发布于 4年前   565

本文实例讲述了JS中的算法与数据结构之集合(Set)。分享给大家供大家参考，具体如下：

集合(Set)

同数学中所学的一样，集合(Set)是由一组无序但彼此之间又有一定关系性的成员构成，每个成员在集合中只能出现一次，不同于我们之前说的字典，链表之类的，它是一种包含了不同元素的数据结构(集合中的元素称为成员)，从其定义中我们可以看出它具有两个很重要的特征：首先，集合中的成员是无序的，其次，集合中的成员是不相同的，即集合中不存在相同的成员。

实际上，很多编程语言中，集合并不是一种数据类型，但是如果你需要创建一个数据结构用来保存一些独一无二的元素时，集合就变得很有用了，接下来我们一起来看看JS中如何实现一个集合。

集合的定义

我们要实现一个集合，首先要对其一些定义做了解

• 不包含任何成员的集合称为空集，包含一切可能成员的集合称为全集。
• 如果两个集合里的成员都完全相同，则称两个集合相等。
• 如果一个集合所有成员都包含于另一个集合，则前一集合称为后一集合的一个子集。

集合的操作

通常来说，集合的基本操作有以下三种：

• 并集：将两个集合中的成员进行合并，得到一个新的集合
• 交集：将两个集合中共同存在的成员组成的一个新的集合
• 补集：属于一个集合而不属于另一个集合的成员组成的新的集合

集合的实现

集合（Set）的实现我们这里基于数组，用数组来存储数据，根据我们之前学习的以及上面提到的一些方法，我们可以将集合的构造函数定义如下（为了区别ES6的 set 类型，我们这里选择用 MySet 命名）：

//构造函数function MySet () {  this.dataStore = [];      // 数据存储  this.add = add;         // 添加成员  this.remove = remove;      // 删除成员  this.size = size;        // 集合元素个数  this.union = union;       // 集合求并集  this.intersect = intersect;   // 集合求交集  this.subset = subset;      // 判断一个集合是否是另一集合的子集  this.difference = difference;  // 集合求补集  this.contains = contains;    // 判断某成员是否属于该集合  this.show = show;        // 显示当前集合}

我们第一个要实现的方法就是向集合中添加一个成员，即 add 方法

add：向集合中添加一个成员

//添加元素function add (data) {  //判断元素是否存在集合当中  if( this.dataStore.indexOf( data ) < 0 ){    this.dataStore.push(data);    return true;  }else{    console.warn( 'Can not add ' + data + ', must already be in set');    return false;  }}

我们之前提到，集合中的元素是独一无二的，因此，我们在将数据存储到数组之前，首先就是要确保该集合不存在该数据，因此，我们先用 indexOf 方法检查新加入的元素是否存在，如果找到了就返回该成员在数组中的位置；否则，就返回 -1 ，那么对应的 add 方法就可以定义返回布尔值，添加成功我们返回 true ， 否则返回 false ，这样就可以明确告诉我们是否正确的插入了一个元素。

remove：删除集合中某个成员

//删除元素function remove (data) {  //判断元素是否存在集合当中  var pos = this.dataStore.indexOf(data);  if( pos > -1 ){    this.dataStore.splice(pos,1);    return true;  }else{    console.warn( data + ' is not in set');    return false;  }}

这里，我们顺理成章的实现了删除方法，它跟 add 方法很类似，首先要检查待删除元素是否存在于数组中，如果存在，我们调用数组的 splice() 方法删除该元素并返回 true ，否则，直接返回 false ，表示集合中不存在该元素。

现在，我们可以完成集合的添加和删除，要测试这些方法之前，我们首先得定义 show 方法，该方法用来显示集合中的成员，该方法的实现很简答，只需返回我们定义的数组即可：

show：显示集合中的成员

// 显示集合成员function show(){  console.log(this.dataStore);  return this.dataStore;}

接着，我们这会来测试一下：

var fruits = new MySet();// 添加成员fruits.add('Apple');fruits.add('Banana');fruits.add('Pear');fruits.show();       // ["Apple", "Banana", "Pear"]// 添加重复成员fruits.add('Apple');    // Can not add Apple, must already be in set// 删除成员fruits.remove('Banana');  fruits.show();       // ["Apple", "Pear"]// 删除不存在的成员fruits.remove('Banana');  // Banana is not in set

嗯，一切正常，我们可以来实现集合的一些高级操作了，我们先来看看 union （并集）的实现。

union：求集合并集

求集合的并集，就是要将两个集合合并成一个，并除去重复的元素，我们实现思路就是将第一个集合成员放到一个临时集合中，判断第二个集合的成员是否也属于第一个集合，如果为真，代表为重复元素，我们直接跳过该成员，否则将该成员加入临时集合，最后返回该集合即可；

那么，问题来了，我们要如何判断一个成员是否存在于该集合中？因此，我们需要一个辅助方法 contains()，它的实现也非常简单，直接用 indexOf 判断即可

//判断元素是否属于该集合function contains (data) {  if( this.dataStore.indexOf(data) > -1 ){    return true;  }else{    return false;  }}

现在，我们可以定义 union 方法了

//求集合的并集function union ( set ) {  var tempSet = new MySet();  for( var i = 0 ; i < this.dataStore.length ; i++ ){    tempSet.add(this.dataStore[i]);  }  for( var i = 0 ; i< set.dataStore.length ; i++ ){    if( !tempSet.contains(set.dataStore[i])){      tempSet.dataStore.push(set.dataStore[i]);    }  }  return tempSet;}

这样，我们就可以就集合的并集了，

var fruits1 = new MySet();fruits1.add('Apple');fruits1.add('Banana');fruits1.add('Pear');var fruits2 = new MySet();fruits2.add('Grape');fruits2.add('Banana');fruits2.add('Pear');fruits2.add('Orange');var union = fruits1.union( fruits2 );union.show();              // ["Apple", "Banana", "Pear", "Grape", "Orange"]

成功了！我们可以来看看求集合的交集了。

intersect：求集合的交集

有了上面求并集的思路，那么交集的定义来说也相对简单，思路就是发现第一个集合的成员也属于第二个集合时，就将该成员加入到新的集合，最后返回新的集合即可；

//求集合的交集function intersect (set) {  var tempSet = new MySet();  for(var i = 0 ; i < this.dataStore.length ; i++ ){    if( set.contains(this.dataStore[i])){      tempSet.add(this.dataStore[i]);    }  }  return tempSet;}

我们还是利用上面的两个集合接着求其交集：

var intersect = fruits1.intersect( fruits2 );intersect.show();                // ["Banana", "Pear"]

下一个定义的操作是 subset ；

subset：判断集合是否是另一集合的子集

该方法首先要确定 该集合的长度是否小于待比较的集合。如果该集合比待比较集合还要大，那么肯定不是待比较集合的一个子集。只要当，待比较集合比较大时，才去判断集合类的成员是否都属于待比较集合，如果有一个不是，直接返回 false ， 只有当所有元素都属于待比较集合的时候，我们才能说该集合是待比较集合的一个子集，该方法才会返回 true , 为了方便查看，我加入了console打印；

//子集判断function subset (set) {  if( this.size() > set.size() ){    console.log('not a subset');    return false;  }else{    for ( var i = 0 ; i < this.dataStore.length ; i++ ){      if( !set.contains(this.dataStore[i])){        console.log('not a subset');        return false;      }    }  }  console.log(' a subset');  return true;}

我们看到上面用到了 size 方法，它的定义如下：

//返回集合长度function size () {  return this.dataStore.length;}

我们保留上面的 fruits1 和 fruits2 ， 新建一个 fruits3 来演示 subset 方法

var fruits3 = new MySet();fruits3.add('Apple');fruits3.add('Banana');fruits3.add('Pear');fruits3.add('Grape');fruits3.add('Orange');//子集判断fruits1.subset( fruits2 );   // not a subsetfruits2.subset( fruits2 );   // a subsetfruits1.subset( fruits3 );   // a subset

看起来一切都很顺利，我们只剩最后一个 difference 方法，该方法返回一个新集合，该集合是由属于第一个集合而不属于第二个集合的成员组成的。

difference：补集

有了交集的思路，补集的实现就显得很自然了。

//补集function difference (set) {  var tempSet = new MySet();  for( var i = 0 ; i < this.dataStore.length ; i ++ ){    if( !set.contains(this.dataStore[i])){      tempSet.dataStore.push( this.dataStore[i] );    }  }  return tempSet;}

我们测试一下：

fruits1.difference(fruits2).show();   // ['Apple']fruits1.difference(fruits3).show();   // []fruits2.difference(fruits1).show();   // ["Grape", "Orange"]

ok，到现在，我们完成了一个完整的 set 集合，是不是很棒！

本篇介绍的集合和 ES6 的集合略微有点差别，ES6 提供的 Set 数据结构，有很多现成的方法可以直接调用，很是方法，不是很了解的小伙伴可以参考我之前的一篇博文，关于ES6中Symbol 、Set 和 Map 一文，相信会有不错的收获~

感兴趣的朋友可以使用在线HTML/CSS/JavaScript代码运行工具：http://tools..net.cn/code/HtmlJsRun测试上述代码运行效果。

更多关于JavaScript相关内容可查看本站专题：《JavaScript数学运算用法总结》、《JavaScript数据结构与算法技巧总结》、《JavaScript数组操作技巧总结》、《JavaScript排序算法总结》、《JavaScript遍历算法与技巧总结》、《JavaScript查找算法技巧总结》及《JavaScript错误与调试技巧总结》

希望本文所述对大家JavaScript程序设计有所帮助。

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