前言

最近有空在看一本關(guān)于 JS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的書，里面有提到數(shù)組，卻對數(shù)組的基本概念輕輕帶過，雖然用了 JS 很久但是一直忙于需求業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)從未停下好好回視一下這個(gè) 既熟悉又陌生的朋友，于是查閱了一些資料，尤其是密集數(shù)組和稀疏數(shù)組的區(qū)別，意猶未盡之下，寫了這篇文章，以便更好地幫助理解書中的要點(diǎn)，稍顯淺顯，也有不足望各位提點(diǎn)。

什么是稀疏數(shù)組？

通常編程語言中（C、JAVA等）數(shù)組都是預(yù)先設(shè)定好長度的，他們的內(nèi)存占用是固定的，內(nèi)存地址是連續(xù)不間斷、緊密相連的，我們稱之為密集數(shù)組，好比 JS 中類型化數(shù)組（TypedArray）的 ArrayBuffer，但我們這里著重要說的是通過 Array 創(chuàng)建的數(shù)組，它其實(shí)是個(gè)對象，當(dāng)我們通過 new Array() 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組時(shí)，它只是一個(gè)帶有 length 屬性的數(shù)組對象，我們可以像對象一樣去操作它的屬性：

let array = new Array(10)
// 下標(biāo)可以是任何的字符串，就像操作 Object 一樣
array.name = 'This is an Array.'
array['name'] = 'This is an Array.' // 等效 array.name

雖然可以像操作 Object 那樣為數(shù)組對象添加屬性，但是真正計(jì)入數(shù)組元素的只能是以整數(shù)類型的字符作為下標(biāo)去映射值的元素，同時(shí)會影響其長度屬性 length，我們接上段代碼繼續(xù)：

// 雖然之前賦上了一個(gè)新的屬性 name，但是其長度仍然輸出10，而非11
console.log(array.length) // 10
// 用整數(shù)類型下標(biāo)定義一個(gè)數(shù)組元素才會計(jì)入數(shù)組長度
array['0'] = 'first' // 下標(biāo)其實(shí)都是字符串
array[11] = 'eleventh' // 看起來這個(gè)下標(biāo)是一個(gè)數(shù)字，但是 JS 會自動把它轉(zhuǎn)為字符
console.log(array.length) // 12

長度屬性是可以手動變更的：

array.length = 100
console.log(array.length) // 100

數(shù)組對象本身可能不占用太多內(nèi)存，它只是包含了映射關(guān)系和長度，真正占用內(nèi)存的是元素所映射的目標(biāo)，也就是“鍵值”中的“值”。在V8引擎里，JS 的數(shù)組得到進(jìn)一步的優(yōu)化，其中有個(gè)概念叫 Holey（有孔洞的），也就是那些沒有被指明映射關(guān)系的空間，他們不占用內(nèi)存。如上看到，作為一門動態(tài)語言，我們隨時(shí)可以向這個(gè)數(shù)組對象里添加、修改元素映射，也能隨時(shí)改變其長度 length。自然地，其元素所占的內(nèi)存地址也就無所謂固定連續(xù)了，我們稱這種數(shù)組為稀疏數(shù)組（Sparse Array）。

創(chuàng)建帶有孔洞的稀疏數(shù)組

• 使用 Array 構(gòu)造函數(shù)：

let sparse = new Array(100)

• 通過字面量：

let sparse = []
// 用一個(gè)超過原始長度的下標(biāo)為元素賦值，也就為該元素創(chuàng)建了一個(gè)映射關(guān)系，同時(shí)改變了該數(shù)組的長度
sparse[99] = 'last'
console.log(sparse.length) // 100
// 用對象字面量書寫數(shù)組時(shí)，允許元素留空
sparse = [, , ,] // 這就創(chuàng)建了長度為3的空洞的數(shù)組
console.log(sparse.length) // 3

• 手動修改一個(gè)大于原數(shù)組長度的 length 值：

let sparse = ['red', 'green', 'blue'] // 三個(gè)元素的數(shù)組
sparse.length = 100 // 此時(shí)長度已是100，但有效元素仍然只有3個(gè)

刪除元素的映射

從數(shù)組中刪除某個(gè)元素可以使用 pop、shift、splice 方法，那如何解除元素與某個(gè)對象的映射關(guān)系呢？我們可以像操作對象一樣用 delete，它不會刪除映射目標(biāo)，僅僅是將元素和目標(biāo)對象的關(guān)聯(lián)斷開，從而形成一個(gè)孔洞，所以也不會改變這個(gè)數(shù)組的 length。

let one = '壹'
let array = []
array[0] = one // 將數(shù)組的第一個(gè)元素指到對象 one，長度變?yōu)?1
console.log(array, array.length) // ['壹'], 1
delete array[0] // 刪除數(shù)組第一個(gè)元素的映射關(guān)系
console.log(array) // [空]
console.log(array.length) // 因?yàn)橹皇莿h除了元素的映射，長度并沒有改變，仍然輸出 1
console.log(one) // one 的值并不會刪除，仍然保留，輸出 '壹'

現(xiàn)象

我們說到，JS 的數(shù)組本質(zhì)上是對象——由整數(shù)字符作為下標(biāo)與目標(biāo)值構(gòu)成映射關(guān)系的自帶長度屬性的對象，長度可以大于有效（已創(chuàng)建映射關(guān)系的）元素的個(gè)數(shù)。從映射狀態(tài)來看，完全映射的數(shù)組有著和傳統(tǒng)密集數(shù)組類似的表現(xiàn)，而不完全映射的數(shù)組在生產(chǎn)中會有些特別，但又在情理之中。

• 訪問沒有映射關(guān)系的數(shù)組元素時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)申明了卻沒有定義值的變量，所以會輸出 undefined：

let sparse = new Array(10)
console.log(sparse[0]) // undefined

• 不完全映射的數(shù)組，在用 map()、forEach() 等方法做遍歷時(shí)，它們只會遍歷已有映射關(guān)系的元素：

// 此時(shí)數(shù)組元素的映射關(guān)系一個(gè)都沒有創(chuàng)建，所以 forEach 不會有任何輸出
sparse.forEach((value, i) => {
  console.log(i, value)
}) // nothing
// 根據(jù)下標(biāo)為最后一個(gè)元素賦值
sparse[sparse.length - 1] = 'tenth'
// 只會輸出已建立映射的元素 sparse[sparse.length-1] 的值 'tenth'
sparse.forEach((value, i) => {
  console.log(i, value)
}) // 9, tenth

• 使用 for 語句也只是用數(shù)組的 length 值作為循環(huán)依據(jù)，它不會主動判斷當(dāng)前位置是否有映射值，所以當(dāng)循環(huán)體試圖通過下標(biāo)訪問沒有映射關(guān)系的位置時(shí)，會輸出 undefined：

for( let i = 0; i < sparse.length; i += 1){
  console.log(i, sparse[i])
}

• 映射完全的數(shù)組，可以被所有常用數(shù)組方法遍歷：

let array = ['1', 'day', 'white', 'Jake', undefined, null, 0] // 一個(gè)完全映射的數(shù)組
// 輸出每個(gè)元素，包括null、undefined、0
array.forEach((value, i) => {
  console.log(i, value)
})

• 在做 some()、every() 等操作時(shí)，不完全映射的數(shù)組的表現(xiàn)是特殊的，但也在情理之中，這取決于這些方法的設(shè)計(jì)，例如 some()，即便長度大于0，但因?yàn)槠渲袥]有任何建立映射的元素，所以，相當(dāng)于給一個(gè)空數(shù)組（[]）做操作：

let sparse = new Array(10)
// 由于還沒有建立映射關(guān)系，所以 some 的回調(diào)也沒有觸發(fā)，于是得到的結(jié)果依然是 false
console.log(sparse.some(item => !item)) // false
// 在所有元素都被賦值后，用同樣的回調(diào)，some 的結(jié)果發(fā)生了變化
sparse.fill(false) // 賦值
console.log(sparse.some(item => !item)) // true

• 當(dāng)把長度設(shè)成小于實(shí)際元素個(gè)數(shù)的值時(shí)，會把超出長度的元素從當(dāng)前數(shù)組中剔除：

let array = ['one', 'two', 'three']
array.length = 1
console.log(array) // ['one']

稀疏數(shù)組的快速映射（強(qiáng)制創(chuàng)建映射關(guān)系）

只是讓數(shù)組中的映射元素個(gè)數(shù)與長度屬性相同，并不能改變其稀疏的特性：

let sparse = new Array(5)
// Array.apply
let array1 = Array.apply(null, sparse)
// Array.from方法
let array2 = Array.from(sparse)
// 解構(gòu)
let array3 = new Array(...sparse)
let array4 = [...sparse]
// 把所有元素映射為 undefined 了
array1.forEach((item, i) => {
  console.log(i, item) // 輸出 undefined × 5
})
……

總結(jié)

以上是對 JS Array 數(shù)組的粗淺認(rèn)知，在 JS 這門動態(tài)語言里，通過 Array 所創(chuàng)建的數(shù)組無所謂疏密，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上還是對象。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，對于數(shù)據(jù)集合的操作應(yīng)當(dāng)盡量保持映射完全，避免不合預(yù)期的意外，更多關(guān)于JavaScript稀疏數(shù)組教程的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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