数据类型 - 数组 - 《现代 JavaScript 教程中文版（The Modern JavaScript Tutorial）》

声明
pop/push, shift/unshift 方法
内部
性能
循环
关于 “length”
new Array()
多维数组
toString
总结
任务

对象允许存储键值集合，这很好。

但很多时候我们发现还需要 有序集合，里面的元素都是按顺序排列的。例如，我们可能需要存储一些列表，比如用户、商品以及 HTML 元素等。

这里使用对象就不是很方便了，因为对象不能提供能够管理元素顺序的方法。我们不能在已有的元素“之间”插入一个新的属性。这种场景下对象就不太适用了。

这时一个特殊的数据结构数组（Array）就派上用场了，它能存储有序的集合。

声明

创建一个空数组有两种语法：

let arr = new Array();
let arr = [];

绝大多数情况下使用的都是第二种语法。我们可以在方括号中添加初始元素：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];

数组元素从 0 开始编号。

我们可以通过方括号中的数字获取元素：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
alert( fruits[0] ); // Apple
alert( fruits[1] ); // Orange
alert( fruits[2] ); // Plum

可以替换元素：

fruits[2] = 'Pear'; // 现在变成了 ["Apple", "Orange", "Pear"]

……或者向数组新加一个元素：

fruits[3] = 'Lemon'; // 现在变成 ["Apple", "Orange", "Pear", "Lemon"]

length 属性的值是数组中元素的总个数：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
alert( fruits.length ); // 3

也可以用 alert 来显示整个数组。

let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
alert( fruits ); // Apple,Orange,Plum

数组可以存储任何类型的元素。

例如:

// 混合值
let arr = [ 'Apple', { name: 'John' }, true, function() { alert('hello'); } ];
// 获取索引为 1 的对象然后显示它的 name
alert( arr[1].name ); // John
// 获取索引为 3 的函数并执行
arr[3](); // hello

以逗号结尾

数组就像对象一样，可以以逗号结尾：

let fruits = [
  "Apple",
  "Orange",
  "Plum",
];

因为每一行都是相似的，所以这种以“逗号结尾”的方式使得插入/移除项变得更加简单。

pop/push, shift/unshift 方法

队列（queue）)是最常见的使用数组的方法之一。在计算机科学中，这表示支持两个操作的一个有序元素的集合：

push 在末端添加一个元素.
shift 取出队列首端的一个元素，整个队列往前移，这样原先排第二的元素现在排在了第一。

这两种操作数组都支持。

队列的应用在实践中经常会碰到。例如需要在屏幕上显示消息队列。

数组还有另一个用例，就是数据结构栈)。

它支持两种操作：

push 在末端添加一个元素.
pop 从末端取出一个元素.

所以新元素的添加和取出都是从“末端”开始的。

栈通常被被形容成一叠卡片：要么在最上面添加卡片，要么从最上面拿走卡片：

对于栈来说，最后放进去的内容是最先接收的，也叫做 LIFO（Last-In-First-Out），即后进先出法则。而与队列相对应的叫做 FIFO（First-In-First-Out），即先进先出。

JavaScript 中的数组既可以用作队列，也可以用作栈。它们允许你从首端/末端来添加/删除元素。

这在计算机科学中，允许这样的操作的数据结构被称为双端队列（deque）。

作用于数组末端的方法：

pop

取出并返回数组的最后一个元素：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Pear"];
alert( fruits.pop() ); // 移除 "Pear" 然后 alert 显示出来
alert( fruits ); // Apple, Orange

push

在数组末端添加元素：

let fruits = ["Apple", "Orange"];
fruits.push("Pear");
alert( fruits ); // Apple, Orange, Pear

调用 fruits.push(...) 与 fruits[fruits.length] = ... 是一样的。

作用于数组首端的方法：

shift

取出数组的第一个元素并返回它：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Pear"];
alert( fruits.shift() ); // 移除 Apple 然后 alert 显示出来
alert( fruits ); // Orange, Pear

unshift

在数组的首端添加元素：

let fruits = ["Orange", "Pear"];
fruits.unshift('Apple');
alert( fruits ); // Apple, Orange, Pear

push 和 unshift 方法都可以一次添加多个元素：

let fruits = ["Apple"];
fruits.push("Orange", "Peach");
fruits.unshift("Pineapple", "Lemon");
// ["Pineapple", "Lemon", "Apple", "Orange", "Peach"]
alert( fruits );

内部

数组是一种特殊的对象。使用方括号来访问属性 arr[0] 实际上是来自于对象的语法。它其实与 obj[key] 相同，其中 arr 是对象，而数字用作键（key）。

它们扩展了对象，提供了特殊的方法来处理有序的数据集合以及 length 属性。但从本质上讲，它仍然是一个对象。

记住，在 JavaScript 中只有 7 种基本类型。数组是一个对象，因此其行为也像一个对象。

例如，它是通过引用来复制的：

let fruits = ["Banana"]
let arr = fruits; // 通过引用复制 (两个变量引用的是相同的数组)
alert( arr === fruits ); // true
arr.push("Pear"); // 通过引用修改数组
alert( fruits ); // Banana, Pear — 现在有 2 项了

……但是数组真正特殊的是它们的内部实现。JavaScript 引擎尝试把这些元素一个接一个地存储在连续的内存区域，就像本章的插图显示的一样，而且还有一些其它的优化，以使数组运行得非常快。

但是，如果我们不像“有序集合”那样使用数组，而是像常规对象那样使用数组，这些就都不生效了。

例如，从技术上讲，我们可以这样做:

let fruits = []; // 创建一个数组
fruits[99999] = 5; // 分配索引远大于数组长度的属性
fruits.age = 25; // 创建一个具有任意名称的属性

这是可以的，因为数组是基于对象的。我们可以给它们添加任何属性。

但是 Javascript 引擎会发现，我们在像使用常规对象一样使用数组，那么针对数组的优化就不再适用了，然后对应的优化就会被关闭，这些优化所带来的优势也就荡然无存了。

数组误用的几种方式:

添加一个非数字的属性，比如 arr.test = 5。
制造空洞，比如：添加 arr[0]，然后添加 arr[1000] (它们中间什么都没有)。
以倒序填充数组，比如 arr[1000]，arr[999] 等等。

请将数组视为作用于 有序数据 的特殊结构。它们为此提供了特殊的方法。数组在 JavaScript 引擎内部是经过特殊调整的，使得更好地作用于连续的有序数据，所以请以正确的方式使用数组。如果你需要任意键值，那很有可能实际上你需要的是常规对象 {}。

性能

push/pop 方法运行的比较快，而 shift/unshift 比较慢。

为什么作用于数组的末端会比首端快呢？让我们看看在执行期间都发生了什么：

fruits.shift(); // 从首端取出一个元素

只获取并移除数字 0 对应的元素是不够的。其它元素也需要被重新编号。

shift 操作必须做三件事:

移除索引为 0 的元素。
把所有的元素向左移动，把索引 1 改成 0，2 改成 1 以此类推，对其重新编号。
更新 length 属性。

数组里的元素越多，移动它们就要花越多的时间，也就意味着越多的内存操作。

unshift 也是一样：为了在数组的首端添加元素，我们首先需要将现有的元素向右移动，增加它们的索引值。

那 push/pop 是什么样的呢？它们不需要移动任何东西。如果从末端移除一个元素，pop 方法只需要清理索引值并缩短 length 就可以了。

pop 操作的行为：

fruits.pop(); // 从末端取走一个元素

pop 方法不需要移动任何东西，因为其它元素都保留了各自的索引。这就是为什么 pop 会特别快。

push 方法也是一样的。

循环

遍历数组最古老的方式就是 for 循环：

let arr = ["Apple", "Orange", "Pear"];
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  alert( arr[i] );
}

但对于数组来说还有另一种循环方式，for..of：

let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
// 遍历数组元素
for (let fruit of fruits) {
  alert( fruit );
}

for..of 不能获取当前元素的索引，只是获取元素值，但大多数情况是够用的。而且这样写更短。

技术上来讲，因为数组也是对象，所以使用 for..in 也是可以的：

let arr = ["Apple", "Orange", "Pear"];
for (let key in arr) {
  alert( arr[key] ); // Apple, Orange, Pear
}

但这其实是一个很不好的想法。会有一些潜在问题存在：

for..in 循环会遍历 所有属性，不仅仅是这些数字属性。

在浏览器和其它环境中有一种称为“类数组”的对象，它们 看似是数组。也就是说，它们有 length 和索引属性，但是也可能有其它的非数字的属性和方法，这通常是我们不需要的。for..in 循环会把它们都列出来。所以如果我们需要处理类数组对象，这些“额外”的属性就会存在问题。
for..in 循环适用于普通对象，并且做了对应的优化。但是不适用于数组，因此速度要慢 10-100 倍。当然即使是这样也依然非常快。只有在遇到瓶颈时可能会有问题。但是我们仍然应该了解这其中的不同。

通常来说，我们不应该用 for..in 来处理数组。

关于 “length”

当我们修改数组的时候，length 属性会自动更新。准确来说，它实际上不是数组里元素的个数，而是最大的数字索引值加一。

例如，一个数组只有一个元素，但是这个元素的索引值很大，那么这个数组的 length 也会很大：

let fruits = [];
fruits[123] = "Apple";
alert( fruits.length ); // 124

要知道的是我们通常不会这样使用数组。

length 属性的另一个有意思的点是它是可写的。

如果我们手动增加它，则不会发生任何有趣的事儿。但是如果我们减少它，数组就会被截断。该过程是不可逆的，下面是例子：

let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
arr.length = 2; // 截断到只剩 2 个元素
alert( arr ); // [1, 2]
arr.length = 5; // 又把 length 加回来
alert( arr[3] ); // undefined：被截断的那些数值并没有回来

所以，清空数组最简单的方法就是：arr.length = 0;。

new Array()

这是创建数组的另一种语法：

let arr = new Array("Apple", "Pear", "etc");

它很少被使用，因为方括号 [] 更短更简洁。而且这种语法还存在一些诡异的特性。

如果使用单个参数（即数字）调用 new Array，那么它会创建一个 指定了长度，却没有任何项 的数组。

让我们看看如何搬起石头砸自己的脚:

let arr = new Array(2); // 会创建一个 [2] 的数组吗？
alert( arr[0] ); // undefined！没有元素。
alert( arr.length ); // length 2

在上面的代码中，new Array(number) 创建的数组的所有元素都是 undefined。

为了避免这种乌龙事件，我们通常都是使用方括号的，除非我们清楚地知道自己正在做什么。

多维数组

数组里的项也可以是数组。我们可以将其用于多维数组，例如存储矩阵：

let matrix = [
  [1, 2, 3],
  [4, 5, 6],
  [7, 8, 9]
];
alert( matrix[1][1] ); // 最中间的那个数

toString

数组有自己的 toString 方法的实现，会返回以逗号隔开的元素列表。

例如：

let arr = [1, 2, 3];
alert( arr ); // 1,2,3
alert( String(arr) === '1,2,3' ); // true

此外，我们试试运行一下这个：

alert( [] + 1 ); // "1"
alert( [1] + 1 ); // "11"
alert( [1,2] + 1 ); // "1,21"

数组没有 Symbol.toPrimitive，也没有 valueOf，它们只能执行 toString 进行转换，所以这里 [] 就变成了一个空字符串，[1] 变成了 "1"，[1,2] 变成了 "1,2"。

当 "+" 运算符把一些项加到字符串后面时，加号后面的项也会被转换成字符串，所以下一步就会是这样：

alert( "" + 1 ); // "1"
alert( "1" + 1 ); // "11"
alert( "1,2" + 1 ); // "1,21"

总结

数组是一种特殊的对象，适用于存储和管理有序的数据项。

声明:

// 方括号 (常见用法)
let arr = [item1, item2...];
// new Array (极其少见)
let arr = new Array(item1, item2...);

调用 new Array(number) 会创建一个给定长度的数组，但不含有任何项。

length 属性是数组的长度，准确地说，它是数组最后一个数字索引值加一。它由数组方法自动调整。
如果我们手动缩短 length，那么数组就会被截断。

我们可以通过下列操作以双端队列的方式使用数组：

push(...items) 在末端添加 items 项。
pop() 从末端移除并返回该元素。
shift() 从首端移除并返回该元素。
unshift(...items) 从首端添加 items 项。

遍历数组的元素：

for (let i=0; i<arr.length; i++) — 运行得最快，可兼容旧版本浏览器。
for (let item of arr) — 现代语法，只能访问 items。
for (let i in arr) — 永远不要用这个。

在下一章节数组方法中，我们会继续学习数组，学习更多添加、移除、提取元素和数组排序的方法。

任务

数组被拷贝了吗?

重要程度: 3

下面的代码将会显示什么？

let fruits = ["Apples", "Pear", "Orange"];
// 在“副本”里 push 了一个新的值
let shoppingCart = fruits;
shoppingCart.push("Banana");
// fruits 里面是什么？
alert( fruits.length ); // ?

解决方案

结果是 4:

let fruits = ["Apples", "Pear", "Orange"];
let shoppingCart = fruits;
shoppingCart.push("Banana");
alert( fruits.length ); // 4

这是因为数组是对象。所以 shoppingCart 和 fruits 是同一数组的引用。

数组操作。

重要程度: 5

我们试试下面的 5 个数组操作。

创建一个数组 styles，里面存储有 “Jazz” 和 “Blues”。
将 “Rock-n-Roll” 从数组末端添加进去。
用 “Classics” 替换掉数组最中间的元素。查找数组最中间的元素的代码应该适用于任何奇数长度的数组。
去掉数组的第一个值并显示它。
在数组前面添加 Rap 和 Reggae。

过程中的数组：

Jazz, Blues
Jazz, Bues, Rock-n-Roll
Jazz, Classics, Rock-n-Roll
Classics, Rock-n-Roll
Rap, Reggae, Classics, Rock-n-Roll

解决方案

let styles = ["Jazz", "Blues"];
styles.push("Rock-n-Roll");
styles[Math.floor((styles.length - 1) / 2)] = "Classics";
alert( styles.shift() );
styles.unshift("Rap", "Reggae");

在数组上下文调用

重要程度: 5

结果是什么？为什么？

let arr = ["a", "b"];
arr.push(function() {
  alert( this );
})
arr[2](); // ?

解决方案

arr[2]() 调用从句法来看可以类比于 obj[method]()，与 obj 对应的是 arr，与 method 对应的是 2。

所以调用 arr[2] 函数也就是调用对象函数。自然地，它接收 this 引用的对象 arr 然后输出该数组：

let arr = ["a", "b"];
arr.push(function() {
  alert( this );
})
arr[2](); // "a","b",function

该数组有 3 项：最开始有两个，后来添加进来一个函数。

输入数字求和

重要程度: 4

写出函数 sumInput()，要求如下：

使用 prompt 向用户索要值，并存在数组中。
当用户输入了非数字、空字符串或者点击“取消”按钮的时候，问询结束。
计算并返回数组所有项之和。

P.S. 0 是有效的数字，不要因为是 0 就停止问询。

运行 demo

解决方案

请注意这个解决方案的细微但是很重要的细节。我们没有在 prompt 后立即把 value 转换成数字，因为在执行 value = +value 之后，就没办法区分出空字符串（中断标志）和数字 0（合法输入）了，所以要放到后面再处理。

function sumInput() {
  let numbers = [];
  while (true) {
    let value = prompt("A number please?", 0);
    // 应该结束了吗？
    if (value === "" || value === null || !isFinite(value)) break;
    numbers.push(+value);
  }
  let sum = 0;
  for (let number of numbers) {
    sum += number;
  }
  return sum;
}
alert( sumInput() );

最大子数组

重要程度: 2

输入是以数字组成的数组，例如 arr = [1, -2, 3, 4, -9, 6].

任务是：找出所有项的和最大的 arr 数组的连续子数组。

写出函数 getMaxSubSum(arr)，用其找出并返回最大和。

例如：

getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9]) == 5（高亮项的加和）
getMaxSubSum([2, -1, 2, 3, -9]) == 6
getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9, 11]) == 11
getMaxSubSum([-2, -1, 1, 2]) == 3
getMaxSubSum([100, -9, 2, -3, 5]) == 100
getMaxSubSum([1, 2, 3]) == 6（所有项的和）

如果所有项都是负数，那就一个项也不取（子数组是空的），所以返回的是 0：

getMaxSubSum([-1, -2, -3]) = 0

请尝试想出一个快速的解决方案：复杂度可以是 O(n2)，有能力达到 O(n) 则更好。

打开带有测试的沙箱。

解决方案

慢的解决方案

我们可以计算所有可能的子集的和。

最简单的方法就是获取每个元素然后计算从它开始所有子数组的和。

以 [-1, 2, 3, -9, 11] 为例：

// 从 -1 开始：
-1
-1 + 2
-1 + 2 + 3
-1 + 2 + 3 + (-9)
-1 + 2 + 3 + (-9) + 11
// 从 2 开始：
2
2 + 3
2 + 3 + (-9)
2 + 3 + (-9) + 11
// 从 3 开始：
3
3 + (-9)
3 + (-9) + 11
// 从 -9 开始：
-9
-9 + 11
// 从 -11 开始：
-11

这样写出来的代码实际上是一个嵌套循环：外部循环遍历数组所有元素，内部循环计算从当前元素开始的所有子数组各自的和。

function getMaxSubSum(arr) {
  let maxSum = 0; // 如果没有取到任何元素，就返回 0
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    let sumFixedStart = 0;
    for (let j = i; j < arr.length; j++) {
      sumFixedStart += arr[j];
      maxSum = Math.max(maxSum, sumFixedStart);
    }
  }
  return maxSum;
}
alert( getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9]) ); // 5
alert( getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9, 11]) ); // 11
alert( getMaxSubSum([-2, -1, 1, 2]) ); // 3
alert( getMaxSubSum([1, 2, 3]) ); // 6
alert( getMaxSubSum([100, -9, 2, -3, 5]) ); // 100

该方案的时间复杂度是 O(n2)。也就是说，如果我们把数组大小增加 2 倍，那么算法的运行时间将会延长4倍。

对于大型数组（1000，10000 或者更多项）这种算法会导致严重的时间消耗。

快的解决方案

让我们遍历数组，将当前局部元素的和保存在变量 s 中。如果 s 在某一点变成负数了，就重新分配 s=0。所有 s 中的最大值就是答案。

如果文字描述不太好理解，就直接看下面的代码吧，真的很短：

function getMaxSubSum(arr) {
  let maxSum = 0;
  let partialSum = 0;
  for (let item of arr) { // arr 中的每个 item
    partialSum += item; // 将其加到 partialSum
    maxSum = Math.max(maxSum, partialSum); // 记住最大值
    if (partialSum < 0) partialSum = 0; // 如果是负数就置为 0
  }
  return maxSum;
}
alert( getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9]) ); // 5
alert( getMaxSubSum([-1, 2, 3, -9, 11]) ); // 11
alert( getMaxSubSum([-2, -1, 1, 2]) ); // 3
alert( getMaxSubSum([100, -9, 2, -3, 5]) ); // 100
alert( getMaxSubSum([1, 2, 3]) ); // 6
alert( getMaxSubSum([-1, -2, -3]) ); // 0

该算法只需要遍历 1 轮数组，所以时间复杂度是 O(n)。

你也可以在这获取更多该算法的细节信息：最大子数组问题。如果还是不明白，那就调试上面的例子，观察它是怎样工作的，说得再多也没有自己去调试好使。

function getMaxSubSum(arr) {
  let maxSum = 0;
  let partialSum = 0;
  for (let item of arr) {
    partialSum += item;
    maxSum = Math.max(maxSum, partialSum);
    if (partialSum < 0) partialSum = 0;
  }
  return maxSum;
}

使用沙箱的测试功能打开解决方案。