JavaScript Array 原型方法 大盘点

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2017-02-03
原文链接:blog.csdn.net

数组是一个超常用的数据结构JavaScript的数组方法都有什么怎样的特性呢?

是时候一探究竟了。

JavaScript中数组是一个对象,默认的赋值是传了一个引用。针对结果是引用还是拷贝,对原数组的变更与否,分为两类方法:必写方法、只读方法。

必写方法

列举了一些会造成数组本身的内容发生改变的方法。

splice

Array.prototype.splice(start: number, deleteCount: number, ...items: any[]): any[]

arr.splice(start, deleteCount, …items) 是将arr[start, start + deleteCount) 的部分裁去,然后在这里插入items。
这个 splice 的表达能力非常强大,在数组的特定位置裁一刀,并用一个数组补上去。并返回因为被裁掉而生成的数组。虽然它看起来是块级的操作好像可以实现常数时间复杂度,但是其实它是一个线性的操作,从参数列表中可以看出它是线性的。

思考:splice 对于插入参数的长度而言的插入效率如何?[如果Array以链表实现,插入的代价最快是常数时间的]

参考:是线性时间复杂度的,而不是常数时间的。注意它的参数列表,传参方式决定了它是逐一处理参数的。例如调用splice(0, 0, [1, 2]) 的结果是插入了一个[1, 2] 而不是1, 2 这两个数。

copyWithin

Array.prototype.copyWithin(target: number, start: number, end: number): this

arr.copyWithin(target, start, end) 是将 arr[start, end) 这部分先做一个拷贝,然后再贴到从arr[target] 开始的位置。

思考:如何用 splice 实现 copyWithin?
提示:使用字符串构造函数。

fill

Array.prototype.fill(value: number, start: number, end: number): this

arr.fill(value, start, end) 是将 arr[start, end) 的部分都填充成同一个 value。
这提供了一种简单的数组初始化方式。

var arr = [1, 2, 3];
arr.fill(0, 1, 2); // [1, 0, 3]
arr.fill(0); // [0, 0, 0]

在填充对象时要注意:

var arr = [{}, {}];
arr[0] == arr[1]; // false
arr.fill({}); // [{}, {}]
arr[0] == arr[1]; // true

push, unshift, pop, shift

Array.prototype.push(...items: any[]): number
Array.prototype.unshift(...items: any[]): number
Array.prototype.pop(): any
Array.prototype.shift(): any

将Array看作是一个双向队列(deque)可能是比较恰当的。

  • 从头部插入:unshift
  • 从尾部插入:push
  • 从头部删除:shift
  • 从尾部删除:pop

提示:组合使用 push 与 pop 可以使得 Array 变成一个栈;组合使用 push 与 shift 可以使得 Array 变成一个队列。

思考:组合使用 unshift 与 shift 是否实现了栈?组合使用 unshift 与 pop 是否实现了队列?

参考:是,但这种方式有一个小坑点。因为从结果上说,unshift(1, 2)与先后调用 unshift(1), unshift(2)不同。可以推测,unshift与push是splice的特殊情况。unshift(…items) 与 splice(0, 0, …items) 是一致的,push(…items) 与 splice(this.length, 0, …items) 是一致的。BTW,shift() 与 splice(0, 1) 一致; pop()与splice(this.length - 1, 1) 一致;

sort

Array.prototype.sort(sortFn: (a: any, b: any) => number): this

将数组排序,默认使用升序,会改变数组自身。

var arr = [2, 1];
arr.sort(); // [1, 2]
arr.sort((a, b) => b - a); // [2, 1]

reverse

Array.prototype.reverse(): this

将数组反转,会改变数组自身。

var arr = [1, 2, 3];
arr.reverse(); // [3, 2, 1];
arr; // [3, 2, 1];

乍一想,反转可以算是一种按照索引号反序的特殊的排序,但 sort 的比较函数不能按照索引号写,这就比较尴尬了。

var arr = [1, 2, 3];
arr = arr.map((v, i) => { return {value: v, index: i}; }).sort((a, b) => b.index - a.index).map(v => v.value); // [3, 2, 1]

当然,这种方式看起来简直蠢爆了,从时间、空间效率上看都不能采用,只是体现了一种思路。

只读方法

forEach

提供了一种遍历数组的方法。

Array.prototype.forEach(callbackFn: (value: any, index: number, array: this) => undefined, thisArg: any): undefined

forEach 与 for 循环

var arr = [1, 3];
arr.forEach(v => arr.push(v)); // undefined
arr; // [1, 3, 1, 3]

var arr = [1, 3];
for(var i = 0; i < arr.length; i++) arr.push(arr[i]); // Death Loop

var arr = [1, 3];
for(var i in arr) arr.push(arr[i]); // 4
arr; // [1, 3, 1, 3]

var arr = [1, 3];
for(var i of arr) arr.push(i); // Death Loop

这里提供了一种简单的Hack方式(forEach 的 for…in 实现):

Array.prototype.forEach = function(callbackFn, thisArg){
    for(var i in this) callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this);  
}

由于 for…in 循环还能遍历对象的属性,还可以写一个Object版本的forEach:

Object.prototype.forEach = function(callbackFn, thisArg){
    for(var i in this) callbackFn.call(thisArg, this[i], i, this);  
}

映射 map

映射:准确地说是满射(一一映射)。

Array.prototype.map(callbackFn: (value: any, index: number, array: this) => T, thisArg: any): T[]

注意它的特性:返回与原数组长度一致的新数组。

样例:

var arr = [1, 2, 3];
arr.map(v => v * v); // [1, 4, 9]
arr; // [1, 2, 3]

for…in 写法:

Array.prototype.map = function(callbackFn, thisArg){
    var ret = [];
    for(var i in this) ret.push(callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this));
    return ret;
}

聚合 reduce, reduceRight, every, some, join, indexOf, lastIndexOf, find, findIndex

聚合:将数组聚合成一个值

Array.prototype.reduce(callbackFn: (previousValue: any, currentValue: any, currentIndex: number, array: this) => any, initialValue: any): any

Array.prototype.reduceRight(callbackFn: (previousValue: any, currentValue: any, currentIndex: number, array: this) => any, initialValue: any): any

Array.prototype.every(callbackFn: (value: any, index: number, array: this), thisArg: any): boolean

Array.prototype.some(callbackFn: (value: any, index: number, array: this), thisArg: any): boolean

Array.prototype.join(separator: string): string

Array.prototype.find(callbackFn: (value: T, index: number, array: this) => boolean, thisArg: any): T
Array.prototype.findIndex(callbackFn: (value: any, index: number, array: this) => boolean, thisArg: any): number

Array.prototype.indexOf(item: any, start: number): number
Array.prototype.lastIndexOf(item: any, start: number): number

从一个数组到一个元素,此所谓聚合之意。

聚合 reduce & reduceRight

reduce 是遍历的同时将某个值试图不断更新的方法。
reduceRight 功能一样,但是从右侧开始(索引号大的一侧)。
可以非常简单地做到从一个数组中得出一个值 的操作,如求和,求最值等。

用例:

[1, 3, 2].reduce((pre, cur) => pre + cur, 1); // 6
[1, 3, 2].reduce((pre, cur) => Math.max(pre, cur), -Infinity); // 3
[1, 3, 2].reduce((pre, cur, i) => pre + '+' + cur + '*x^' + i , ''); // '+1*x^0+3*x^1+2*x^2'
[1, 3, 2].reduceRight((pre, cur, i) => pre + '+' + cur + '*x^' + i , ''); // '+2*x^2+3*x^1+1*x^0'

for…in 写法:

Array.prototype.reduce = function(callbackFn, initialValue){
    for(var i in this) callbackFn(initialValue, this[i], ~~i, this);
    return initialValue;
}

谓词 every & some

every与some分别是数组中全称、存在量词的谓词。
全称谓词 every: 是否数组中的元素全部都满足某条件。
存在谓词 some: 是否数组中的元素有一个满足某条件。

[1, 2, 3].every(v => v > 0); // true
[1, 2, 3].every(v => v == 1); // false
[1, 2, 3].some(v => v == 1); // true
[1, 2, 3].some(v => v == 0); // false

注意:every与some具有逻辑运算的短路性。
在遍历的途中:

  • every只要收到一个false,就会停止遍历;
  • some只要收到一个true,就会停止遍历;
var x = [];
[1, 2, 3].every(v => {x.push(v); return v < 2;}) // false
x; // [1, 2]

var x = [];
[1, 2, 3].some(v => {x.push(v); return v == 2;}) // true
x; // [1, 2]

reduce 写法:

Array.prototype.every = function(callbackFn, thisArg){
    return this.reduce(function(previousValue, currentValue, currentIndex, array){
        return previousValue && callbackFn.call(thisArg, currentValue, currentIndex, array);
    }, true);
}
Array.prototype.some = function(callbackFn, thisArg){
    return this.reduce(function(previousValue, currentValue, currentIndex, array){
        return previousValue || callbackFn.call(thisArg, currentValue, currentIndex, array);
    }, false);
}

结果对了,然而很抱歉,尽管每次逻辑运算有短路判定了,但是reduce遍历的开销去不掉,性能不够。
对于10^7 长度的数组就有明显的延迟。

for…in 写法:

Array.prototype.every = function(callbackFn, thisArg){
    var ret = true;
    for(var i in this) {
        if(ret == false) break;
        ret &= callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this);
    }
    return ret;
}
Array.prototype.some = function(callbackFn, thisArg){
    var ret = false;
    for(var i in this) {
        if(ret == false) break;
        ret |= callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this);
    }
    return ret;
}

串行化 join

join可以将一个数组以特定的分隔符转化为字符串。

join默认使用半角逗号分隔。

样例:

[1, 2, 3].join(); // '1,2,3'
[1, 2, 3].join(','); // '1,2,3'
[1, 2, 3].join(' '); // '1 2 3'
[1, 2, 3].join('\n'); // '1\n2\n3' # 打印出来是换行的
[1, 2, 3].join('\b'); // '1\b2\b3' # 打印出来只有3,\b为退格
[1, 2, 3].join('heiheihei'); // '1heiheihei2heiheihei3'

reduce 写法:

Array.prototype.join = function(separator){
    if(separator === undefined) separator = ',';
    return this.reduce((pre, cur) => pre + (pre? separator: '') + cur , '');
}

Array.prototype.toString() 可以等效于 Array.prototype.join()。当然,这两个函数对象本身是不同的。

搜索 find, findIndex, indexOf, lastIndexOf

  • 返回从头开始第一个符合条件的元素 find
  • 返回从头开始第一个符合条件的元素的索引号 findIndex
  • 返回从头开始第一个特定元素的索引号 indexOf
  • 返回从尾开始第一个特定元素的索引号 lastIndexOf

样例:

[1, 3, 2, 1].find(v => v > 1); // 3
[1, 3, 2, 1].find(v => v > 3); // undefined

[1, 3, 2, 1].findIndex(v => v > 1); // 1
[1, 3, 2, 1].findIndex(v => v > 3); // -1

[1, 3, 2, 1].indexOf(1); // 0
[1, 3, 2, 1].indexOf(4); // -1

[1, 3, 2, 1].lastIndexOf(1); // 3
[1, 3, 2, 1].lastindexOf(4); // -1

[1, 3, 2, 1].indexOf(1, 1); // 3
[1, 3, 2, 1].lastIndexOf(1, 2); // 0

reduce 写法:

Array.prototype.find = function(callbackFn, thisArg){
    return this.reduce((pre, cur, i) => {
        if(pre === undefined && callbackFn.call(thisArg, cur, i, this)) 
            return cur; 
    });
}
Array.prototype.findIndex = function(callbackFn, thisArg){
    return this.reduce((pre, cur, i) => {
        if(pre == -1 && callbackFn.call(thisArg, cur, i, this)) 
            return i;
    }, -1);
}

这个reduce写法并不具备短路优化,与every, some的reduce写法一样存在性能问题。

for…in 写法:

Array.prototype.find = function(callbackFn, thisArg){
    for(var i in this) 
        if(callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this))
            return this[i];
}
Array.prototype.findIndex = function(callbackFn, thisArg){
    for(var i in this) 
        if(callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this))
            return i;
}

然后,indexOf 可看作是 findIndex 的一个特例。

Array.prototype.indexOf = function(item, start){
    return this.findIndex((v, i) => i >= start && v == item);
}

子数组 与 filter, slice

筛选:生成数组的保序子数组。

Array.prototype.filter(callbackFn: (value: any, index: number, array: this) => boolean, thisArg: any): any[]
Array.prototype.slice(start: number, end: number): any[]

过滤 filter

样例:

[1, 2, 3].filter(v => v % 2 == 0); // [2]
[1, 2, 3].filter(v => v & 1); // [1, 3]
[1, 2, 3].filter((v, i) => i >= 1); // [2, 3]

for…in 写法:

Array.prototype.filter = function(callbackFn, thisArg){
    var ret = [];
    for(var i in this) 
        if(callbackFn.call(thisArg, this[i], ~~i, this))
            ret.push(this[i]);
    return ret;
}

如果强行把 子数组也看成一个数的话,也可以写成reduce:

Array.prototype.filter = function(callbackFn, thisArg){
    return this.reduce((pre, cur, i) => {
        if(callbackFn.call(thisArg, cur, i, this))
            pre.push(cur);
        return pre;
    }, []);
}

切片 slice

生成数组在区间[start, end) 中的切片。

样例:

[1, 2, 3].slice(); // [1, 2, 3]
[1, 2, 3].slice(0); // [1, 2, 3]
[1, 2, 3].slice(1); // [2, 3]
[1, 2, 3].slice(1, 2); // [2]
[1, 2, 3].slice(2, 2); // []
[1, 2, 3].slice(2, 1); // []

filter 写法:

Array.prototype.slice = function(start, end){
    return this.filter((v, i) => i >= start && i < end);
}

超数组 与 concat

生成原数组的超数组,保持原数组在超数组中的顺序不变。

Array.prototype.concat(...items: any[]): any[]

样例:

[1, 2, 3].concat(); // [1, 2, 3]
[1, 2, 3].concat(1, 5); // [1, 2, 3, 1, 5]
[1, 2, 3].concat([1, 5]); // [1, 2, 3, 1, 5]
[1, 2, 3].concat(1, [3], [[5, 6]], 6); // [1, 2, 3, 1, 3, [5, 6], 6]
[].concat({a: 1}); // [{a: 1}]

可见concat会尝试一次拆数组。

for…in 写法:

Array.prototype.concat = function(...items) {
    var ret = [];
    for(var i in this) ret.push(this[i]);
    for(var i in items) {
        if(Array.isArray(items[i]))
             for(var j in items[i]) ret.push(items[i][j]);
        else ret.push(items[i]);
    }
    return ret;
}

同 filter 的思路,也有reduce的写法,感觉不是很优雅,就留作日后思考吧:)


结语

写了这么多,是时候打出一波结语了。

函数式编程使人受益匪浅,集中在“思考问题的本质”这个角度。

比起命令式的做法,更是一种声明式的说法。

Functional programming considers what the problem is rather than how the solution works.
比起思考解决方案如何运作,函数式编程更注重思考这个问题的本质是什么。

参考资料

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