JavaScript数组常见用法

最近做一个项目中做一个竞猜游戏界面，游戏规则和彩票是一样的。在实现“机选一注”，“机选五注”的时候遇到数组的一些操作，例如产生['01', '02' ... '35']这样的数组，随机抽取不重复的元素重新组成数组等问题。回想这类问题在平时项目中遇到的机会非常多，何不归纳一下JavaScript数组的一些知识点，以供平时工作参考。

JavaScript提供的数组非常灵活，相关的api也很丰富，例如fill，map，filter，sort等等，极大地方便了程序编写。这里不介绍这些基本的api，而是通过工作中常用的使用场景来展示数组的强大。

1.归纳计算

在一个分页表格中比如订单表，要求根据订单金额展示这一页的订单总金额。很多时候后端开发偷懒，把这种计算推给前端，可以使用reduce轻松实现个功能，代码如下。

var orders = [
    {
        userName: 'Anna',
        books: 'Bible',
        money: 21.2
    },
    {
        userName: 'Bob',
        books: 'War and peace',
        money: 26.5
    },
    {
        userName: 'Alice',
        books: 'The Lord of the Rings',
        money: 18.4
    }
];
let total = orders.reduce((acc, curr) => {return acc + curr.money}, 0);
console.log(total);

在vue组件中，可以直接使用reduce表达式计算表格某一列的归纳总和，很方便，示例代码如下：

<tbody>
        <tr class="header-tr">
          <th>品名</th>
          <th>批号</th>
          <th>规格</th>
          <th>等级</th>
          <th>生产入库(KG)</th>
          <th>退货入库(KG)</th>
          <th>返修入库(KG)</th>
          <th>返修投料(KG)</th>
          <th>出库(KG)</th>
          <th>库存结存(件)</th>
          <th>库存结存重量(KG)</th>
          <th>期初结存(件)</th>
          <th>期初结存重量(KG)</th>
        </tr>
        <template v-for="(item, key) in tableData">
          <template v-for="obj in item">
            <tr>
              <td>{{key}}</td>
              <td>{{obj.batchNo}}</td>
              <td>{{obj.spec}}</td>
              <td>{{obj.level}}</td>
              <td>{{obj.productionInbound}}</td>
              <td>{{obj.refundInbound}}</td>
              <td>{{obj.reworkInbound}}</td>
              <td>{{obj.reworkFeeding}}</td>
              <td>{{obj.outbound}}</td>
              <td>{{obj.monthlyBalanceCount}}</td>
              <td>{{obj.monthlyBalanceWeight}}</td>
              <td>{{obj.preMonthlyBalanceCount}}</td>
              <td>{{obj.preMonthlyBalanceWeight}}</td>
            </tr>
          </template>
          <tr>
            <th colspan="3">{{key}}小计</th>
            <th>&nbsp;</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.productionInbound, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.refundInbound, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.reworkInbound, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.reworkFeeding, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.outbound, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.monthlyBalanceCount, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.monthlyBalanceWeight, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.preMonthlyBalanceCount, 0) }}</th>
            <th>{{ item.reduce((acc, curr) => acc + curr.preMonthlyBalanceWeight, 0) }}</th>
          </tr>
        </template>

2.快速生成数组

工作中前端进度一般是先于后端的，前端画页面的时候后端服务一般还没有写好，这时前端要自己生成一些数据把页面先做起来。有人可能会说用mock，但是小项目引用mock就太麻烦了。这时就要自己先生成一些数据，最常见的就是生成一个对象列表。下面就来讨论生成数据的方式。

2.1 Array(length)&Array.fill()&Array.map()

构造函数Array()有两个重载：

new Array(element0, element1[, ...[, elementN]])：根据给定元素生成一个javascript数组，这些元素是逗号分割的。
new Array(arrayLength)：arrayLength是一个范围在0到2³²-1之间的整数，这时方法返回一个长度为arrayLength的数组对象，注意数组此时没有包含任何实际的元素，不是undefined，也不是null，使用console.log()打印出来是empty。如果传入的arrayLength不满足上面条件，抛出RangeError错误。

使用Array(arrayLength)获取到空数组之后，使用Array.fill()方法给数组填充初始值，再使用Array.map()方法给数组元素生成有意义的值。

console.time("arr1");
let arr1 = Array(10).fill(0).map((value, index) => {
    return ++index;
});
console.timeEnd("arr1");
console.log(arr1);

输出结果如下：

2.2 Array()&Array.from()

Array.from：方法从一个类似数组或可迭代对象创建一个新的，浅拷贝的数组实例。代码如下：

console.time("arr2");
let arr2 = Array.from(new Array(10), (value, index) => {
    return ++index;
});
console.timeEnd("arr2");
console.log(arr2);

执行结果如下：

2.3 使用递归

使用了递归和立即执行函数来生成数组。

console.time("arr3")
let arr3 = (function wallace(i) {
    return (i < 1) ? [] : wallace(i - 1).concat(i);
})(10);
console.timeEnd("arr3");

执行结果如下：

2.4 使用尾递归

相对递归来说，尾递归效率更高。

console.time("arr4")
let arr4 = (function mistake(i, acc) {
    return (i < 10) ? mistake(i + 1, acc.concat(i)) : acc;
})(1, []);
console.timeEnd("arr4")
console.log(arr4);

执行结果如下：

2.5 使用ES6中的Generator

console.time("arr5");
function* mistake(i) {
    yield i;
    if (i < 10) {
        yield* mistake(i + 1);
    }
}
let arr5 = Array.from(mistake(1));
console.timeEnd("arr5");
console.log(arr5);

执行结果如下：

2.6 使用apply和类数组对象

console.time("arr6");
let arr6 = Array.apply(null, {length: 10}).map((value, index) => index + 1);
console.timeEnd("arr6");
console.log(arr6);

结果如下：

3.数组去重

3.1 对象属性

使用对象属性不重名的特性。

var arr = ['qiang','ming','tao','li','liang','you','qiang','tao'];
console.time("nonredundant1");
var nonredundant1 = Object.getOwnPropertyNames(arr.reduce(function(seed, item, index) {
    seed[item] = index;
    return seed;
},{}));
console.timeEnd("nonredundant1");
console.log(nonredundant1);

结果如下：

3.2 使用Set

set是一种类似数组的结构，但是set成员中没有重复的值。set()函数可以接受一个数组或者类数组的参数，生成一个set对象。而Array.from方法用于将两类对象转为真正的数组：类似数组的对象（array-like object和可遍历iterable）的对象包括 ES6 新增的数据结构 Set 和 Map）。

var arr = ['qiang','ming','tao','li','liang','you','qiang','tao'];
function unique (arr) {
    return Array.from(new Set(arr))
}
console.time("nonredundant2");
var nonredundant2 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant2");
console.log(nonredundant2);

结果如下：

3.3 使用for循环和splice

function unique(arr) {
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
        for (var j = i + 1; j < arr.length; j++) {
            if (arr[i] == arr[j]) {         //第一个等同于第二个，splice方法删除第二个
                arr.splice(j, 1);
                j--;
            }
        }
    }
    return arr;
}
console.time("nonredundant3");
var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
var nonredundant3 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant3");
console.log(nonredundant3);

结果如下：

3.4 使用indexOf判断去重

function unique(arr) {
    var array = [];
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (array .indexOf(arr[i]) === -1) {
            array .push(arr[i])
        }
    }
    return array;
}
var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
console.time("nonredundant4");
var nonredundant4 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant4");
console.log(nonredundant4);

结果如下：

3.5 使用sort排序去重

function unique(arr) {
    arr = arr.sort()
    var arrry = [arr[0]];
    for (var i = 1; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] !== arr[i - 1]) {
            arrry.push(arr[i]);
        }
    }
    return arrry;
}

var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
console.time("nonredundant5");
var nonredundant5 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant5");
console.log(nonredundant5);

结果如下：

3.6 使用filter

function unique(arr) {
    var obj = {};
    return arr.filter(function(item, index, arr){
        return obj.hasOwnProperty(typeof item + item) ? false : (obj[typeof item + item] = true)
    })
}
var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
console.time("nonredundant6");
var nonredundant6 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant6");
console.log(nonredundant6);

结果如下：

3.7 使用Map数据结构去重

function unique(arr) {
    let map = new Map();
    let array = new Array();  // 数组用于返回结果
    for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (map.has(arr[i])) {  // 如果有该key值
            map.set(arr[i], true);
        } else {
            map.set(arr[i], false);   // 如果没有该key值
            array.push(arr[i]);
        }
    }
    return array;
}

var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
console.time("nonredundant7");
var nonredundant7 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant7");
console.log(nonredundant7);

结果如下：

3.8 使用reduce和include去重

function unique(arr){
    return arr.reduce((prev,cur) => prev.includes(cur) ? prev : [...prev,cur],[]);
}
var arr = ['qiang', 'ming', 'tao', 'li', 'liang', 'you', 'qiang', 'tao'];
console.time("nonredundant8");
var nonredundant8 = unique(arr);
console.timeEnd("nonredundant8");
console.log(nonredundant8);

结果如下：

4. 数组随机选取

这个需求在实际开发中也很常见，比如彩票随机一注，随机五注，机动车号牌随机选一个等等。

4.1 使用Math.random()

这种方式是使用Array.sort()和Math.random()结合的方法，Math.random()返回的是一个0-1之间（不包括1）的伪随机数，注意这不是真正的随机数。

var letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
function shuffle1(arr) {
    return arr.sort(() => 0.5 - Math.random())
}
console.time("shuffle1");
letter = shuffle1(letter);
console.timeEnd("shuffle1");
console.log(letter);

这种方式并不是真正的随机，来看下面的例子。对这个10个字母数组排序1000次，假设这个排序是随机的话，字母a在排序后的数组中每个位置出现的位置应该是1000/10=100，或者说接近100次。看下面的测试代码：

let n = 1000;
let count = (new Array(10)).fill(0);
for (let i = 0; i < n; i++) {
    let letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
    letter.sort(() => Math.random() - 0.5);
    count[letter.indexOf('a')]++
}
console.log(count); 

结果如下：

可以看出元素a的位置在0到9出现的次数并不是接近100的。

原因有两点：

1. Math.random()方法产生的伪随机数并不是在0到1之间均匀分布，不能提供像密码一样安全的随机数字。
2. Array.prototype.sort(compareFunction)方法中的compareFunction(a, b)回调必须总是对相同的输入返回相同的比较结果，否则排序的结果将是不确定的。

这里sort(() => 0.5 - Math.random())没有输入，跟谈不上返回相同的结果，所以这个方法返回的结果不是真正的数组中的随机元素。

4.2 随机值排序

既然(a, b) => Math.random() - 0.5 的问题是不能保证针对同一组 a、b 每次返回的值相同，那么我们不妨将数组元素改造一下，比如将元素'a'改造为{ value: 'a', range: Math.random() }，数组变成[{ value: 'a', range: 0.10497314648454847 }, { value: 'b', range: 0.6497386423992171 }, ...]，比较的时候用这个range值进行比较，这样就满足了Array.sort()的比较条件。代码如下：

let letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
function shuffle2(arr) {
    let new_arr = arr.map(i => ({value: i, range: Math.random()}));
    new_arr.sort((a, b) => a.r - b.r);
    arr.splice(0, arr.length, ...new_arr.map(i => i.value));
}
console.time("shuffle2");
letter = shuffle2(letter);
console.timeEnd("shuffle2");
console.log(shuffle2); 

输出结果如下：

我们再使用上面的方式测试一下，看看元素a元素是不是随机分布的。

let n = 1000, count = (new Array(10)).fill(0);
for (let i = 0; i < n; i++) {
    let letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
    letter = shuffle2(letter)
    count[letter.indexOf('a')]++
}
console.log(count); 

结果如下：

从这里可以看出，元素a在位置0到9出现的次数是接近100的，也就是说元素a是随机分布的，其他的元素也是，这时再从这个新数组中截取前几个元素就是想要的数组了。

4.3 洗牌算法

上面的sort算法，虽然满足了随机性的需求，但是性能上并不是很好，很明显为了达到随机目的把简单数组变成了对象数组，最后又从排序后的数组中获取这个随机数组，明显走了一些弯路。

洗牌算法可以解决随机性问题，洗牌算法的步骤如下：

1. 数组arr，有n个元素，存放从1到n的数值；
2. 生成一个从0到n-1的随机数x；
3. 输出arr下标为x的元素，即第一个随机数；
4. 将arr的尾元素和下标为x的元素值互换；
5. 同步骤2，生成一个从0到n-2的随机数x；
6. 输出arr下标为x的数组，第二个随机数；
7. 将arr倒数第二个元素和下标为x的元素互换；
8. 重复执行直至输出m个数为止；

洗牌算法是真的随机的吗，换言之洗牌算法真的可以随机得到n个元素中m个吗？下面拿一个只有5个元素的数组来说明。

数组有5个元素，如下图。

从5个元素随机抽出一个元素和最后一个换位，假设抽到3，概率是1/5，如下图。注意其他任意4个元素未被抽到的概率是4/5。最终3出现在最后一位的概率是1/5。

将抽到的3和最后一位的5互换位置，最后一位3就确定了，如下图：

再从前面不确定的4个元素随机抽一个，这里注意要先考虑这4个元素在第一次未被抽到的概率是4/5，再考虑本次抽到的概率是1/4，然后乘一下得到1/5。注意其他任意3个未被抽到的概率是3/4。5出现在倒数第二位的概率是4/5*1/4=1/5如下图：

现在最后2个元素确定了，从剩下的3个元素中任意抽取一个，概率是1/3，身下任意2个未被抽到的概率是2/3，但是要考虑上一次未被抽到的概率是3/4，以及上上一次未被抽到的概率是4/5，于是最终1出现在倒数第三位的概率是1/3*3/4*4/5=1/5。

现在倒数3个元素已经确定，剩下的2个元素中任意取一个，概率是1/2，但是要考虑上一次未被抽到的概率是2/3，上上一次未被抽到的概率是3/4，上上上一次未被抽到的概率是4/5，最终4出现在倒数第4位的概率是1/2*2/3*3/4*4/5=1/5。

最后还剩下一个2，它出现在倒数第5位的概率肯定也是1/5。不嫌啰嗦的话可以继续看下去。

现在倒数4个元素已经确定，剩下1个元素中任意取一个，概率是1，但要考虑上一次未被抽中的概率是1/2，上上一次未被抽中的概率是2/3，上上上一次未被抽中的概率是3/4，上上上上一次未被抽中的概率是4/5，于是2出现在倒数5位置的概率是1*1/2*2/3*3/4*4/5=1/5。

有了算法，下面给出洗牌算法的代码：

let letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
function shuffle3(arr) {
    let i = arr.length, t, j;
    while (i) {
        j = Math.floor(Math.random() * (i--)); //
        t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }
}
console.time("shuffle3");
shuffle3(letter);
console.timeEnd("shuffle3");
console.log(letter) 

运行结果如下：

还有最后一个问题，我们来验证一下，还是和上面的方法一样，随机排序1000次，看看字母a出现在0-9个位置的概率是多少，理论上应该是1000/10=100。来看下面的代码：

let n = 1000;
let count = (new Array(10)).fill(0);
function shuffle3(arr) {
    let i = arr.length, t, j;
    while (i) {
        j = Math.floor(Math.random() * (i--)); //
        t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }
}
for (let i = 0; i < n; i++) {
    let letter = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'];
    shuffle3(letter);
    count[letter.indexOf('a')]++
}
console.log(count); 

结果如下：

可以看到基本上都是接近100的，可以说明洗牌算法是随机的。

4.4 机选彩票

最近开发做了一个模拟彩票游戏的功能，彩票有机选，其实就是随机选取，下面以双色球为例来看看实现的效果是什么样的。双色球前区从1到33个小球，后区从1到16个小球，一注彩票中前区至少选6个，后区至少选1个。这里使用洗牌算法实现，如下图：

5.数组扁平化

数组扁平化就是把一个多维数组转换成一维的。

5.1 flat方法

es6已经实现了数组的flat方法，使用方法很简单，如[1, [2, 3]].flat()。flat方法可以传入一个参数表示最多处理多深的数组。

var arr1 = [1, 2, [3, 4]];
arr1 = arr1.flat();
console.log(arr1); // [1, 2, 3, 4]

var arr2 = [1, 2, [3, 4, [5, 6]]];
arr2 = arr2.flat();
console.log(arr2); //[1, 2, 3, 4, [5, 6]]

var arr3 = [1, 2, [3, 4, [5, 6]]];
arr3 = arr3.flat(2);
console.log(arr3); // [1, 2, 3, 4, 5, 6]

var arr4 = [1, 2, [3, 4, [5, 6, [7, 8, [9, 10]]]]];
arr4 = arr4.flat(Infinity);
console.log(arr4); // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 

5.2 reduce实现

上面介绍数组归纳的时候讲到过reduce，它对数组中的每个元素执行一个指定的函数，最终将结果汇总为单个返回值，然后配合concat方法合并两个数组，来实现扁平化。

    let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
    function flatten1(arr) {
        return arr.reduce((prev, curr) => prev.concat(Array.isArray(curr) ? flatten1(curr) : curr), []);
    }
    console.time("flatten1");
    console.log(flatten1(arr));
    console.timeEnd("flatten1"); 

结果如下：

5.3 toString & split

调用数组的toString方法，不管数组有几层，都可以将数组变为字符串并用逗号分隔，然后再使用split分隔，map还原为数组。

let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
function flatten2(arr) {
    return arr.toString().split(",").map(i => Number(i));
}
console.time("flatten2");
console.log(flatten2(arr));
console.timeEnd("flatten2"); 

结果如下：

5.4 join & split

调用对数组调用join方法，不管数组有几层，都可以将数组变成字符串并用逗号分隔，然后使用split分隔，map还原为数组。

let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
function flatten3(arr) {
    return arr.join().split(",").map(i => parseInt(i));
}
console.time("flatten3");
console.log(flatten3(arr));
console.timeEnd("flatten3"); 

结果如下：

5.5 递归

这种方法和第一种类似，只不过是用map得到数组。

function flatten4(arr) {
    let res = [];
    arr.map(item => {
        if(Array.isArray(item)) {
            res = res.concat(flatten4(item));
        } else {
            res.push(item);
        }
    });
    return res;
}
let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
console.time("flatten4");
console.log(flatten4(arr));
console.timeEnd("flatten4"); 

结果如下：

5.6 扩展运算符

es6中的扩展运算符可以展开数组，将数组元素转换成逗号分隔的对象。

function flatten5(arr) {
    while (arr.some(item => Array.isArray(item))) {
        arr = [].concat(...arr);
    }
    return arr;
}
let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
console.time("flatten5");
console.log(flatten5(arr));
console.timeEnd("flatten5"); 

结果如下：

5.7 使用Generator函数

Generator函数也可以递归调用，这种方式比较新颖。

function* flatten6(array) {
    for (const item of array) {
        if (Array.isArray(item)) {
            yield* flatten6(item);
        } else {
            yield item;
        }
    }
}
let arr = [1, [2, 3, [4, 5]]];
console.time("flatten6");
console.log(flatten6(arr));
console.timeEnd("flatten6"); 

结果如下：

6.总结

数组是平时开发时最常用到的数据结构，充分了解数组的技巧以及相关的api对开发工作大有帮助，首先要做到的是了解这些知识点，然后重要的是在开发中能够使用起来，这样才能让他们迸发出生命力。本文如有错误，请大家指正。