JavaScript学习笔记:数组的push()、pop()、shift()和unshift()方法

JavaScript是一种弱类型语言,不像其它程序语言需要严格定义数据类型。在JavaScript中数组可以任意修改变动,这样也就出现了一个问题,如果边遍历数组边操作数组(比如删除当前项,则所有之后的数组元素下标都将向前移动)是一件很危险的事情。

JavaScript的数组是一个拥有堆栈和队列自身优点的global对象。也就是说JavaScript数组可以表现的像栈(LIFO)和队列(FIFO)一样操作。这也是JavaScript数组强大的可操作性的体现。

今天一起来学习JavaScript数组的栈和队列的操作方法。

堆栈和队列

要了解JavaScript数组的堆栈和队列方法的操作,需要先对堆栈和队列基础知识有所了解。在继续后面的内容之前,我们先简单的了解一下堆栈和队列的概念。

栈和队列都是动态的集合,在栈中,可以去掉的元素是最近插入的那一个。栈实现了后进先出。在队列中,可以去掉的元素总是在集合中存在的时间最长的那一个。队列实现了先进先出的策略。

堆栈的基本概念

先上张图:

堆栈的基本概念

栈是一种LIFO(Last-In-First-Out,后进先出)的数据结构,也就是最新添加的项最早被移除。而栈中项的插入(叫做推入)和移除(叫做弹出),只发生在一个位置——栈的顶部。

最开始栈中不含有任何数据,叫做空栈,此时栈顶就是栈底。然后数据从栈顶进入,栈顶栈底分离,整个栈的当前容量变大。数据出栈时从栈顶弹出,栈顶下移,整个栈的当前容量变小。

比如说,我们在一个箱子中放了很多本书,如果你要拿出第二书,那么你要先把第一本书拿出来,才能拿第二本书出来;拿出第二本书之后,再把第一本书放进去。

ECMAScript为数组专门提供了 push() 和 pop() 方法,以便实现类似栈的行为。 push() 方法可以接收任意数量的参数,把它们逐个添加到数组末尾,并返回修改后数组的长度。而 pop() 方法则从数组末尾移除最后一项,减少数组的length值,然后返回移除的项。

队列的基本概念

栈数据结构的访问规则是LIFO(后进先出),而队列数据结构的访问规则是FIFO(Fist-In-First-Out,先进先出)。队列在列表的末端添加项,从列表的前端移除项。如下图所示:

队列的基本概念

比如说火车站排队买票,先到的先买,买好的先走。

入队列操作其实就是在队尾追加一个元素,不需要任何移动,时间复杂度为O(1)。出队列则不同,因为我们已经架设下标为0的位置是队列的队头,因此每次出队列操作所有元素都要向前移动。如下图所示:

队列的基本概念

ECMAScript为数组专门提供了 shift() 和 unshift() 方法,以便实现类似队列的行为。由于 push() 是向数组末端添加数组项的方法,因此要模拟队列只需一个从数组前端取得数组项的方法。实现这一操作的数组方法就是 shift() ,它能够移除数组中的第一个项并返回该项,同时将数组长度减1

顾名思义, unshift() 与 shift() 的用途相反:它能在数组前端添加任意个数组项并返回新数组的长度。因此,同时使用 unshift() 和 pop() 方法,可以从相反的方向来模拟队列,即在数组的前端添加数组项,从数组末端移除数组项。

push()方法

该方法是向数组末尾添加一个或者多个元素,并返回新的长度。

push()方法可以接收任意数量的参数,把它们逐个添加到数组的末尾,并返回修改后数组的长度。如:

var arr = []; //创建一个空数组
console.log(arr); // []
console.log("入栈"); // 入栈
arr.push(1); // 将1添加到数组arr中
console.log(arr); // [1]
arr.push(2); //将2添加到数组arr中
console.log(arr); //[1,2]
arr.push([3,4]); // 将数组[3,4]添加到arr中
console.log(arr); // [1,2,[3,4]]
console.log(arr.length); // 3

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

push方法

pop()方法

pop()方法刚好和push()方法相反。pop()方法删除数组的最后一个元素,把数组的长度减1,并且返回它被删除元素的值,如果数组变为空,则该方法不改变数组,返回undefine值。如下代码演示:

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

pop方法

unshift()方法

unshift()方法是向数组的开头添加一个或多个元素,并且返回新的长度。

var arr = []; //创建一个空的数组
console.log(arr); // []
console.log("入队"); // 入队
arr.unshift(1,2,3,4); // 将1,2,3,4推入到数组arr
console.log(arr); // [1,2,3,4]
console.log(arr.length); // 4

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

unshift方法

shift()方法

shift()方法和unshift()方法恰恰相反。该方法用于把数组的第一个元素从其中删除,并返回被删除的值。如果数组是空的,shift()方法将不进行任何操作,返回undefined的值。

var arr = [1,2,3,4]; // 创建一个数组
console.log(arr); // [1,2,3,4]
arr.shift(); // 取得第一项
console.log(arr); // [2,3,4]
arr.shift(); // 取得第一项
console.log(arr); // [3,4]
arr.shift(); // 取得第一项
console.log(arr); // [4]
arr.shift(); // 取得第一项
console.log(arr); // []

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

shift方法

简单得回忆一下:

  • push()方法可以在数组的末属添加一个或多个元素
  • shift()方法把数组中的第一个元素删除
  • unshift()方法可以在数组的前端添加一个或多个元素
  • pop()方法把数组中的最后一个元素删除

JavaScript实现类似栈和队列的行为

了解这几种方法之后,我们就可以将它们结合起来,轻松的实现类似栈和队列的行为。

实现类似栈的行为

push()pop()结合在一起,我们就可以实现类似栈的行为:

/创建一个数组来模拟堆栈
var a=new Array();
console.log(a);
//push: 在数组的末尾添加一个或更多元素,并返回新的长度
console.log("入栈");
a.push(1)
console.log(a);//----->1
a.push(2);
console.log(a);//----->1,2
a.push(3);
console.log(a);//----->1,2,3
a.push(4);
console.log(a);//----->1,2,3,4
console.log("出栈,后进先出");
console.log(a);
//pop:从数组中把最后一个元素删除,并返回这个元素的值
a.pop();//----->4
console.log(a);
a.pop();//----->3
console.log(a);
a.pop();//----->2
console.log(a);
a.pop();//----->1
console.log(a);

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

JavaScript实现类似栈的行为

实现类似队列的行为

shift()push()方法结合在一起,可以像使用队列一样使用数组。即在数组的后端添加项,从数组的前端移除项:

//创建一个数组来模拟队列
var a=new Array();
console.log(a);
//push: 在数组的末尾添加一个或更多元素,并返回新的长度
console.log("入队");
a.push(1)
console.log(a);//----->1
a.push(2);
console.log(a);//----->1,2
a.push(3);
console.log(a);//----->1,2,3
a.push(4);
console.log(a);//----->1,2,3,4
console.log("出队,先进先出");
console.log(a);
//shift:从数组中把第一个元素删除,并返回这个元素的值
a.shift();//----->1
console.log(a);
a.shift();//----->2
console.log(a);
a.shift();//----->3
console.log(a);
a.shift();//----->4
console.log(a);

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

JavaScript实现类似队列的行为

除此之外,还可以同时使用unshift()pop()方法,从相反的方向来模拟队列,即在数组的前端添加项,从数组的后端移除项。如下面的示例所示:

//创建一个数组来模拟队列
var a=new Array();
console.log(a);
//unshift: 在数组的前端添加一个或更多元素,并返回新的长度
console.log("入队");
a.unshift(1)
console.log(a);//----->1
a.unshift(2);
console.log(a);//----->2,1
a.unshift(3);
console.log(a);//----->3,2,1
a.unshift(4);
console.log(a);//----->4,3,2,1
console.log("出队,先进先出");
console.log(a);
//pop:从数组中把最一个元素删除,并返回这个元素的值
a.pop();//----->4
console.log(a);
a.pop();//----->3
console.log(a);
a.pop();//----->2
console.log(a);
a.pop();//----->1
console.log(a);

在Chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

JavaScript实现类似队列的行为

push()方法和unshift()方法的性能测试

以下这部分内容来自于《JavaScript学习:JavaScript的数组实现队列与堆栈的方法》一文。

Array的push()unshift()方法都能给当前数组添加元素,不同的是,push()是在末尾添加,而unshift()则是在开头添加,从原理就可以知道,unshift()的效率是较低的。原因是,它每添加一个元素,都要把现有元素往下移一个位置。但到底效率差异有多大呢?下面来简单测试一下。

/*
关于代码中"var s=+newDate();"的技巧说明
解释如下:=+这个运算符是不存在的;
+相当于.valueOf();
+new Date()相当于new Date().valueOf()
//4个结果一样返回当前时间的毫秒数
  alert(+new Date());
  alert(+new Date);
  var s=new Date();
  alert(s.valueOf());
  alert(s.getTime());
*/
var arr = [];
var startTime = +new Date(); //+new Date()相当于new Date().valueOf(),返回当前时间的毫秒数
// push性能测试
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
    arr.push(i);
}
var endTime = +new Date();
console.log("调用push方法往数组中添加100000个元素耗时" + (endTime - startTime) + "毫秒");

startTime = +new Date();
arr = [];
// unshift性能测试
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
    arr.unshift(i);
}
endTime = +new Date();
console.log("调用unshift方法往数组中添加100000个元素耗时" + (endTime - startTime) + "毫秒");

这段代码分别执行了100000push()unshift()操作,在chrome浏览器运行一次,得到的结果如下图所示:

性能测试

可见,unshift()push()要慢差不多100倍!因此,平时还是要慎用unshift(),特别是对大数组。那如果一定要达到unshift()的效果,可以借助于Array的reverse()方法,Array的reverse()的方法能够把一个数组反转。先把要放进数组的元素用push()添加,再执行一次reverse(),就达到了unshift()的效果。比如:

//创建一个数组来模拟堆栈
var a=new Array();
//使用push方法在数组的末尾添加元素
a.push(1);
a.push(2);
a.push(3);
a.push(4);
console.log("数组反转之前数组中的元素顺序");
console.log(a);//----->1,2,3,4
// Array有一个叫做reverse的方法,能够把一个数组反转。先把要放进数组的元素用push添加,再执行一次reverse,就达到了unshift的效果
a.reverse();//使用reverse方法将数组进行反转
console.log("数组反转之后数组中的元素顺序");
console.log(a);

在chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

性能测试

从运行结果来看,数组元素的顺序已经反转过来了。

reverse()方法的性能测试

var arr = [], s = +new Date;
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
    arr.push(i);
}
//调用reverse方法将数组里面的100000元素的顺序反转
arr.reverse();
console.log("调用reverse方法将数组里面的100000元素的顺序反转耗时:" + (+new Date - s) + "毫秒");

在chrome浏览器控制台输出的效果如下图所示:

性能测试

从运行效果中可以看到,reverse()方法的性能极高,可以放心使用。

总结

堆栈和队列

本文主要介绍了JavaScript数组的push()pop()shift()和unshift()方法。并且如何通过组合这几种方法实现类似栈和队例的行为。

初学者学习笔记,如有不对,还希望高手指点。如有造成误解,还希望多多谅解。

原文链接:https://www.w3cplus.com/javascript/array-part-3.html

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