JavaScript中的数据结构实现

JavaScript中的数据结构包括数组（Array）、栈（Stack）、队列（Queue）、链表（LinkedList）、集合（Set）、字典（Dictionary）、散列表（HashTable）、树（Tree）、图（Graph）等。在这些数据结构中，数组是最为基础同时也是最为直接的数据存储方式，它可以用来存储序列化的数据，并提供了一系列内置方法来进行数据操作。

一、数组（ARRAY）

数组是JavaScript中最常用的数据结构之一，它可以存储一个数据序列。JavaScript数组是动态的，可以存放任意类型的数据并且大小可以动态调整。

创建与使用数组

在JavaScript中创建数组有两种方式——字面量表示和使用Array构造函数：

// 字面量表示法
let fruits = ['Apple', 'Banana', 'Cherry'];
// Array构造函数
let numbers = new Array(1, 2, 3, 4, 5);

数组内置方法如push、pop、shift、unshift、splice等，使得数组操作非常灵活方便。

数组遍历与操作

对数组的遍历可以使用for循环、forEach方法等，而数组的操作可以通过各种方法如map、filter、reduce实现对数组的处理与数据转换。

二、栈（STACK）

栈是遵循后进先出（LIFO）原则的有序集合。在JavaScript中没有专门的栈类，但可以用数组模拟栈的所有操作。

栈的实现

栈的主要方法有push添加元素到栈顶，pop从栈顶移除元素，peek查看栈顶元素以及isEmpty判断栈是否为空。

class Stack {
    constructor() {
        this.items = [];
    }
    push(element) {
        this.items.push(element);
    }
    pop() {
        return this.items.pop();
    }
    peek() {
        return this.items[this.items.length - 1];
    }
    isEmpty() {
        return this.items.length === 0;
    }
}

栈的应用

栈的典型应用包括函数调用堆栈、算法中的深度优先搜索（DFS）、括号匹配等场景。

三、队列（QUEUE）

队列是遵循先进先出（FIFO）原则的集合。在JavaScript中，可以使用数组来表示队列。

队列的实现

队列最重要的操作是enqueue（入队），将元素添加到队列末尾，以及dequeue（出队），移除队列的第一个元素。

class Queue {
    constructor() {
        this.items = [];
    }
    enqueue(element) {
        this.items.push(element);
    }
    dequeue() {
        return this.items.shift();
    }
    front() {
        return this.items[0];
    }
    isEmpty() {
        return this.items.length === 0;
    }
}

队列的应用

队列在多种场景下都有应用，例如在数据结构的广度优先搜索（BFS）、打印任务管理、CPU任务调度等。

四、链表（LINKEDLIST）

链表是由一系列节点组成的集合，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。

链表的构造

链表的每个节点包括两个部分：数据和指向下一个节点的引用。链表的头部不存储数据，仅包含指向第一个节点的指针。

class LinkedListNode {
    constructor(data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}
class LinkedList {
    constructor() {
        this.head = null;
        this.size = 0;
    }
    // 其他链表操作......
}

链表与数组的比较

链表相比数组在插入和删除操作上更加高效，因为链表不需要移动其他元素的位置。但是访问链表中间的元素比数组慢，因为需要从头开始遍历链表。

五、集合（SET）

集合是一种不包含重复元素的数据结构，它的主要作用是进行元素的存储和查找。

集合的实现

在ES6中，JavaScript提供了Set类来实现集合：

let mySet = new Set();
mySet.add(1);
mySet.add(2);
// 以下代码不会增加新元素，因为2已存在
mySet.add(2);

集合之间的操作

集合之间可以进行并集、交集、差集等操作，可以通过对Set对象使用方法来实现这些集合运算。

六、字典（DICTIONARY）

字典（或映射）是存储唯一值的数据结构，JavaScript中可以通过对象或Map类来实现。

字典的实现

一个字典的典型实现是键值对的集合，其中键是唯一的。

class Dictionary {
    constructor() {
        this.items = {};
    }
    set(key, value) {
        this.items[key] = value;
    }
    get(key) {
        return this.items[key];
    }
    // 其他字典操作......
}