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【译】使用Set使你的代码运行更快

How to make your code faster using JavaScript Sets

我坚信很多开发者依旧与这些基本的全局对象打交道:numbers,strings,objects,arrays 和 booleans。

大部分业务场景,以上这些已经够用了。但是,如果你想让你的代码运行的尽可能快、可扩展性尽可能的好,那么这些基本类型并不够优秀。

在这篇文章,我们将要讨论如何利用 JS 的 Set 对象让你的代码运行的更快——尤其是在它所处理的数据量大的时候。ArraySet 在处理数据时,两则有太多的相似。但是使用 Set 所带来的运行时优势,是 Array 无法完成的。

Set 有何不同?

根本的区别就是 Array索引集合(index collection)。这意味着,数据的值是以 索引(index) 排序的。

const arr = [A, B, C, D];
console.log(arr.indexOf(A)); // Result: 0
console.log(arr.indexOf(C)); // Result: 2
复制代码

Set 则是 键集合(keyed collection)。相比使用 索引Set 使用 来组织它的数据。一个 Set 中所有项都是按插入顺序可迭代的,它不会有重复值。换句话说,Set 中的每一项都是独一无二的。

最主要的收益是什么?

Set 相比 Array 有些优势,特别是考虑到需要更快的运行时间:

  • 查找项: 使用 indexOf()includes() 去检查一个项是否在数组中很慢。
  • 删除项: 在 Set 中,你可以使用 去删除一项。而在 Array 中,相同的功能需要使用项的 索引 使用 splice()方法。使用 索引 是很慢的
  • 插入项: 在 Set 中新增一项比 Array 使用 push() 或者 unshift() 等方法新增一项要快的多。
  • 排序NaN: 你无法使用 ArrayindexOf() 或者 includes() 去定位 NaN 值,但是 Set 可以并且能够存储这个值
  • 去重: Set 对象只存储独一无二的值,如果你想避免储存重复值,这是比 Array 更好的选择,因为使用 Array,你需要使用额外的代码去处理这种情况。

Note: 更多 Set 内置方法,请查阅 MDN Web Docs

什么是时间复杂度?

使用 Array 去查找是一个为 O(N) 的线性时间复杂度。换句话说,随着数据量的提高,运行时间随着增加。

相比而言,使用 Set 去查找,不管是删除还是插入的时间复杂度都仅仅是 O(1)——这意味着,运行时间不随着数量的提高而增加。

Note: 想要了解更多关于时间复杂度的内容,请查阅我的文章 Understanding Big O Notation

那么 Set 究竟有多快呢?

虽然运行时间受使用的操作系统、数据的大小和其它的一些变量的影响,我希望我的测试结果能让你对 Set 的速度有个直观的感受。

准备测试

在开始运行之前,我们简单的将 ArraySet 填充 1000000 个值(0~999999)

let arr = [], set = new Set(), n = 1000000;
for (let i = 0; i < n; i++) {
  arr.push(i);
  set.add(i);
}
复制代码

测试1:查找

查找值 123123:

let result;
console.time('Array'); 
result = arr.indexOf(123123) !== -1; 
console.timeEnd('Array');
console.time('Set'); 
result = set.has(123123); 
console.timeEnd('Set');
复制代码
  • Array: 0.173ms
  • Set: 0.023ms
  • Set 快了 7.54 倍

测试2: 新增

新增一个值,变量为 n

console.time('Array'); 
arr.push(n);
console.timeEnd('Array');
console.time('Set'); 
set.add(n);
console.timeEnd('Set');
复制代码
  • Array: 0.018ms
  • Set: 0.003ms
  • Set 快了 6.73 倍

测试3:删除

最后,我们删除一项(就删除我们刚新增的)。因为 Array 没有原生删除方法,我们写一个 helper 来完成这个功能:

const deleteFromArr = (arr, item) => {
  let index = arr.indexOf(item);
  return index !== -1 && arr.splice(index, 1);
};
复制代码

进行我们的测试:

console.time('Array'); 
deleteFromArr(arr, n);
console.timeEnd('Array');
console.time('Set'); 
set.delete(n);
console.timeEnd('Set');
复制代码
  • Array: 1.122ms
  • Set: 0.015ms
  • 这一次,Set 快了 74.13 倍!

总体来说,我们可以看到在运行时间上,Set 相比 Array 优势巨大。现在我们来看看 Set 的一些实践:

用例1: 数组去重

如果你想要在 Array 中快速去重,你可以将它转为 Set。这是目前为止最简洁的方法。

const duplicateCollection = ['A', 'B', 'B', 'C', 'D', 'B', 'C'];

// 如果你想把 Array 转成 Set
let uniqueCollection = new Set(duplicateCollection);
console.log(uniqueCollection) // Set(4) {"A", "B", "C", "D"}

// 如果你想让你的值仍是 `Array`
let uniqueCollection = [...new Set(duplicateCollection)];
console.log(uniqueCollection) // ["A", "B", "C", "D"]
复制代码

用例2:谷歌面试题

在我的另一篇文章中,我为谷歌面试官的一个问题讨论了一些解决方案。面试是使用 C++,但是如果是 JSSet 会是最终解决方案的关键点。

如果你想要更深入了解这些解决方案,我推荐阅读原文,但是这里,我简单的介绍一下解决方案。

给一个未排序的整数数组和一个值 sum,如果数组中任意两项相加等于 sum,则返回 true,否则返回 false

如给定数组 [3, 5, 1, 4] 和值 9,我们的方法应该返回 true,因为 4 + 5 = 9

这里解释思路,不翻译了,看代码就能懂。

const findSum = (arr, val) => {
  let searchValues = new Set();
  searchValues.add(val - arr[0]);
  for (let i = 1, length = arr.length; i < length; i++) {
    let searchVal = val - arr[i];
    if (searchValues.has(arr[i])) {
      return true;
    } else {
      searchValues.add(searchVal);
    }
  };
  return false;
};
复制代码

更简洁的版本:

const findSum = (arr, sum) => arr.some((set => n => set.has(n) || !set.add(sum - n))(new Set));
复制代码

因为 Set.prototype.has() 时间复杂度只有 O(1), 使用 Set 存储数据,结合 Array 的循环,我们最终的时间复杂度为 O(N)

如果我们依赖 Array.prototype.indexOf()Array.prototype.includes(),而两者的时间复杂度都是 O(N), 我们最终的时间复杂度会达到 O(N²)。太慢了!

希望本文对你有所帮助!

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