化解数据结构详解集合结构，并实现一个集合

Posted 2021-12-18 小丞同学

📢 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 🙏

📢 愿你忠于自己，热爱生活

💡 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

1. 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
2. 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
3. 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

1. 新建一个需要返回的集合，同时接收一个集合
2. 同样的转化为数组来进行操作
3. 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

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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。

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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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从这里开始 👉 【化解数据结构】从这里开启数据结构和算法

栈 👉 【化解数据结构】什么是栈？手写实现一个栈结构!

队列 👉【化解数据结构】详解队列，优先队列，循环队列，并实现一个队列

最后，可能在很多地方讲诉的不够清晰，请见谅

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