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ES6 系列之模拟实现一个 Set 数据结构

发布于 2022-11-15 22:04:18 字数 11642 浏览 100 评论 12

ES6 提供了新的数据结构 Set，它类似于数组，但是成员的值都是唯一的，没有重复的值。

初始化

Set 本身是一个构造函数，用来生成 Set 数据结构。

let set = new Set();

Set 函数可以接受一个数组（或者具有 iterable 接口的其他数据结构）作为参数，用来初始化。

let set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
console.log(set); // Set(4) {1, 2, 3, 4}

set = new Set(document.querySelectorAll('div'));
console.log(set.size); // 66

set = new Set(new Set([1, 2, 3, 4]));
console.log(set.size); // 4

属性和方法

操作方法有：

  1. add(value)：添加某个值，返回 Set 结构本身。
  2. delete(value)：删除某个值，返回一个布尔值，表示删除是否成功。
  3. has(value)：返回一个布尔值，表示该值是否为 Set 的成员。
  4. clear()：清除所有成员，无返回值。

举个例子：

let set = new Set();
console.log(set.add(1).add(2)); // Set [ 1, 2 ]

console.log(set.delete(2)); // true
console.log(set.has(2)); // false

console.log(set.clear()); // undefined
console.log(set.has(1)); // false

之所以每个操作都 console 一下，就是为了让大家注意每个操作的返回值。

遍历方法有：

  1. keys()：返回键名的遍历器
  2. values()：返回键值的遍历器
  3. entries()：返回键值对的遍历器
  4. forEach()：使用回调函数遍历每个成员，无返回值

注意 keys()、values()、entries() 返回的是遍历器

let set = new Set(['a', 'b', 'c']);
console.log(set.keys()); // SetIterator {"a", "b", "c"}
console.log([...set.keys()]); // ["a", "b", "c"]
let set = new Set(['a', 'b', 'c']);
console.log(set.values()); // SetIterator {"a", "b", "c"}
console.log([...set.values()]); // ["a", "b", "c"]
let set = new Set(['a', 'b', 'c']);
console.log(set.entries()); // SetIterator {"a", "b", "c"}
console.log([...set.entries()]); // [["a", "a"], ["b", "b"], ["c", "c"]]
let set = new Set([1, 2, 3]);
set.forEach((value, key) => console.log(key + ': ' + value));
// 1: 1
// 2: 2
// 3: 3

属性：

  1. Set.prototype.constructor：构造函数，默认就是 Set 函数。
  2. Set.prototype.size：返回 Set 实例的成员总数。

模拟实现第一版

如果要模拟实现一个简单的 Set 数据结构，实现 add、delete、has、clear、forEach 方法，还是很容易写出来的，这里直接给出代码：

/**
 * 模拟实现第一版
 */
(function(global) {

    function Set(data) {
        this._values = [];
        this.size = 0;

        data && data.forEach(function(item) {
            this.add(item);
        }, this);
    }

    Set.prototype['add'] = function(value) {
        if (this._values.indexOf(value) == -1) {
            this._values.push(value);
            ++this.size;
        }
        return this;
    }

    Set.prototype['has'] = function(value) {
        return (this._values.indexOf(value) !== -1);
    }

    Set.prototype['delete'] = function(value) {
        var idx = this._values.indexOf(value);
        if (idx == -1) return false;
        this._values.splice(idx, 1);
        --this.size;
        return true;
    }

    Set.prototype['clear'] = function(value) {
        this._values = [];
        this.size = 0;
    }

    Set.prototype['forEach'] = function(callbackFn, thisArg) {
        thisArg = thisArg || global;
        for (var i = 0; i < this._values.length; i++) {
            callbackFn.call(thisArg, this._values[i], this._values[i], this);
        }
    }

    Set.length = 0;

    global.Set = Set;

})(this)

我们可以写段测试代码：

let set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
console.log(set.size); // 4

set.delete(1);
console.log(set.has(1)); // false

set.clear();
console.log(set.size); // 0

set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
set.forEach((value, key, set) => {
	console.log(value, key, set.size)
});
// 1 1 4
// 2 2 4
// 3 3 4
// 4 4 4

模拟实现第二版

在第一版中，我们使用 indexOf 来判断添加的元素是否重复，本质上，还是使用 === 来进行比较，对于 NaN 而言，因为：

console.log([NaN].indexOf(NaN)); // -1

模拟实现的 Set 其实可以添加多个 NaN 而不会去重，然而对于真正的 Set 数据结构：

let set = new Set();
set.add(NaN);
set.add(NaN);
console.log(set.size); // 1

所以我们需要对 NaN 这个值进行单独的处理。

处理的方式是当判断添加的值是 NaN 时，将其替换为一个独一无二的值，比如说一个很难重复的字符串类似于 @@NaNValue，当然了，说到独一无二的值，我们也可以直接使用 Symbol，代码如下：

/**
 * 模拟实现第二版
 */
(function(global) {

    var NaNSymbol = Symbol('NaN');

    var encodeVal = function(value) {
        return value !== value ? NaNSymbol : value;
    }

    var decodeVal = function(value) {
        return (value === NaNSymbol) ? NaN : value;
    }

    function Set(data) {
        this._values = [];
        this.size = 0;

        data && data.forEach(function(item) {
            this.add(item);
        }, this);

    }

    Set.prototype['add'] = function(value) {
        value = encodeVal(value);
        if (this._values.indexOf(value) == -1) {
            this._values.push(value);
            ++this.size;
        }
        return this;
    }

    Set.prototype['has'] = function(value) {
        return (this._values.indexOf(encodeVal(value)) !== -1);
    }

    Set.prototype['delete'] = function(value) {
        var idx = this._values.indexOf(encodeVal(value));
        if (idx == -1) return false;
        this._values.splice(idx, 1);
        --this.size;
        return true;
    }

    Set.prototype['clear'] = function(value) {
        ...
    }

    Set.prototype['forEach'] = function(callbackFn, thisArg) {
        ...
    }

    Set.length = 0;

    global.Set = Set;

})(this)

写段测试用例：

let set = new Set([1, 2, 3]);

set.add(NaN);
console.log(set.size); // 3

set.add(NaN);
console.log(set.size); // 3

模拟实现第三版

在模拟实现 Set 时，最麻烦的莫过于迭代器的实现和处理，比如初始化以及执行 keys()、values()、entries() 方法时都会返回迭代器：

let set = new Set([1, 2, 3]);

console.log([...set]); // [1, 2, 3]
console.log(set.keys()); // SetIterator {1, 2, 3}
console.log([...set.keys()]); // [1, 2, 3]
console.log([...set.values()]); // [1, 2, 3]
console.log([...set.entries()]); // [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]

而且 Set 也支持初始化的时候传入迭代器：

let set = new Set(new Set([1, 2, 3]));
console.log(set.size); // 3

当初始化传入一个迭代器的时候，遍历传入的迭代器的 Symbol.iterator 接口，然后依次执行 add 方法。而当执行 keys() 方法时，我们可以返回一个对象，然后为其部署 Symbol.iterator 接口，实现的代码，也是最终的代码如下：

/**
 * 模拟实现第三版
 */
(function(global) {

    var NaNSymbol = Symbol('NaN');

    var encodeVal = function(value) {
        return value !== value ? NaNSymbol : value;
    }

    var decodeVal = function(value) {
        return (value === NaNSymbol) ? NaN : value;
    }

    var makeIterator = function(array, iterator) {
        var nextIndex = 0;

        // new Set(new Set()) 会调用这里
        var obj = {
            next: function() {
                return nextIndex < array.length ? { value: iterator(array[nextIndex++]), done: false } : { value: void 0, done: true };
            }
        };

        // [...set.keys()] 会调用这里
        obj[Symbol.iterator] = function() {
            return obj
        }

        return obj
    }

    function forOf(obj, cb) {
        let iterable, result;

        if (typeof obj[Symbol.iterator] !== "function") throw new TypeError(obj + " is not iterable");
        if (typeof cb !== "function") throw new TypeError('cb must be callable');

        iterable = obj[Symbol.iterator]();

        result = iterable.next();
        while (!result.done) {
            cb(result.value);
            result = iterable.next();
        }
    }

    function Set(data) {
        this._values = [];
        this.size = 0;

        forOf(data, (item) => {
            this.add(item);
        })

    }

    Set.prototype['add'] = function(value) {
        value = encodeVal(value);
        if (this._values.indexOf(value) == -1) {
            this._values.push(value);
            ++this.size;
        }
        return this;
    }

    Set.prototype['has'] = function(value) {
        return (this._values.indexOf(encodeVal(value)) !== -1);
    }

    Set.prototype['delete'] = function(value) {
        var idx = this._values.indexOf(encodeVal(value));
        if (idx == -1) return false;
        this._values.splice(idx, 1);
        --this.size;
        return true;
    }

    Set.prototype['clear'] = function(value) {
        this._values = [];
        this.size = 0;
    }

    Set.prototype['forEach'] = function(callbackFn, thisArg) {
        thisArg = thisArg || global;
        for (var i = 0; i < this._values.length; i++) {
            callbackFn.call(thisArg, this._values[i], this._values[i], this);
        }
    }

    Set.prototype['values'] = Set.prototype['keys'] = function() {
        return makeIterator(this._values, function(value) { return decodeVal(value); });
    }

    Set.prototype['entries'] = function() {
        return makeIterator(this._values, function(value) { return [decodeVal(value), decodeVal(value)]; });
    }

    Set.prototype[Symbol.iterator] = function(){
        return this.values();
    }

    Set.prototype['forEach'] = function(callbackFn, thisArg) {
        thisArg = thisArg || global;
        var iterator = this.entries();

        forOf(iterator, (item) => {
            callbackFn.call(thisArg, item[1], item[0], this);
        })
    }

    Set.length = 0;

    global.Set = Set;

})(this)

写段测试代码：

let set = new Set(new Set([1, 2, 3]));
console.log(set.size); // 3

console.log([...set.keys()]); // [1, 2, 3]
console.log([...set.values()]); // [1, 2, 3]
console.log([...set.entries()]); // [1, 2, 3]

QUnit

由上我们也可以发现，每当我们进行一版的修改时，只是写了新的测试代码，但是代码改写后，对于之前的测试代码是否还能生效呢？是否不小心改了什么导致以前的测试代码没有通过呢？

为了解决这个问题，针对模拟实现 Set 这样一个简单的场景，我们可以引入 QUnit 用于编写测试用例，我们新建一个 HTML 文件：

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width">
    <title>Set 的模拟实现</title>
    <link rel="stylesheet" href="qunit-2.4.0.css">
</head>

<body>
    <div></div>
    <div></div>
    <script src="qunit-2.4.0.js"></script>
    <script src="polyfill-set.js"></script>
    <script src="test.js"></script>
</body>

</html>

编写测试用例，因为语法比较简单，我们就直接看编写的一些例子：

QUnit.test("unique value", function(assert) {
    const set = new Set([1, 2, 3, 4, 4]);
    assert.deepEqual([...set], [1, 2, 3, 4], "Passed!");
});

QUnit.test("unique value", function(assert) {
    const set = new Set(new Set([1, 2, 3, 4, 4]));
    assert.deepEqual([...set], [1, 2, 3, 4], "Passed!");
});

QUnit.test("NaN", function(assert) {
    const items = new Set([NaN, NaN]);
    assert.ok(items.size == 1, "Passed!");
});

QUnit.test("Object", function(assert) {
    const items = new Set([{}, {}]);
    assert.ok(items.size == 2, "Passed!");
});

QUnit.test("set.keys", function(assert) {
    let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
    assert.deepEqual([...set.keys()], ["red", "green", "blue"], "Passed!");
});


QUnit.test("set.forEach", function(assert) {
    let temp = [];
    let set = new Set([1, 2, 3]);
    set.forEach((value, key) => temp.push(value * 2) )

    assert.deepEqual(temp, [2, 4, 6], "Passed!");
});

用浏览器预览 HTML 页面，效果如下图：

Qunit截图

完整的 polyfill 及 Qunit 源码在 https://github.com/mqyqingfeng/Blog/tree/master/demos/qunit。

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评论（12）

森末i 2022-05-04 13:49:53

另外我感觉Set应该用Map实现比较好吧

使用map的话，js的对象在遍历时是无序的，Set的规范里要求要按add的顺序来遍历

回复
倾城°AllureLove 2022-05-04 13:49:44

NAN处理为啥不用includes来代替indexOf
个人觉得
实现Set的目的是做polyfill，说明当前环境不能识别Set及之后的语法，includes好像是和Set是同一年的提案？Map也是类似

回复
呆橘 2022-05-04 13:49:38

@vnues 没记错的话，java里面好像就是用map实现的。

回复
雨夜星沙 2022-05-04 13:49:34

另外我感觉Set应该用Map实现比较好吧

回复
情独悲 2022-05-04 13:48:42

NAN处理为啥不用includes来代替indexOf

回复
心凉怎暖 2022-05-04 13:48:23

1

应该是

2

回复
书间行客 2022-05-04 13:38:57

很赞呢

回复
ま昔日黯然 2022-05-04 13:19:23

第二版执行代码：
let set = new Set([1, 2, 3]);

set.add(NaN);
console.log(set.size); // 3

set.add(NaN);
console.log(set.size); // 3

两次console的set.size应该是4

回复
梦里梦着梦中梦 2022-05-04 12:03:45

indexOf 可以换成 includes includes 用的比较算法和Set内置的是一样的SameValueZero

回复
乙白 2022-05-04 06:38:53

set实现最终版怎么forEach写了两遍？

回复
叫思念不要吵 2022-05-03 05:40:17

学习了 加油共勉！

回复
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