学习 JavaScript 数据结构与算法

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数据结构是计算机为了高效地利用资源而组织数据的一种方式。数据结构与算法是解决一切编程问题的基础。本书用 JavaScript 语言介绍了各种数据结构与算法，通俗易懂、循序渐进，有助于计算机科学专业的学生和刚刚开启职业生涯的技术人员探索 JavaScript。相较于上一版，这一版新增了“ECMAScript 和 TypeScript 概述”“递归”“二叉堆和堆排序”和“算法设计与技巧”四章，介绍了 ECMAScript 2017 的新特性和 TypeScript 的基本功能，补充了双端队列、黑红树、堆排序算法，以及计数排序和基数排序等内容，另外还概述了 Fisher-Yates 随机算法和回溯算法（迷宫老鼠问题和数独解题器），等等。

在数组、栈和队列中声明、初始化、添加和删除元素
创建并使用链表、双向链表和循环链表
用散列表、字典和集合存储的元素
探索二叉树和二叉搜索树的用法
使用冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序和快速排序等算法排序数据结构
使用顺序搜索和二分搜索等算法搜索数据结构中的元素

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内容简介

本书首先介绍了 JavaScript 语言的基础知识（包括 ECMAScript 和 TypeScript），其次讨论了数组、栈、队列、双端队列和链表等重要的数据结构，随后分析了集合、字典和散列表的工作原理，接下来阐述了递归的原理、什么是树以及二叉堆和堆排序，然后介绍了图、DFS 和 BFS 算法、各种排序（冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序、计数排序、桶排序和基数排序）和搜索（顺序搜索、二分搜索和内插搜索）算法以及随机算法，接着介绍了分而治之、动态规划、贪心算法和回溯算法等高级算法以及函数式编程，最后还介绍了如何计算算法的复杂度。

作者简介

洛伊安妮·格罗纳（Loiane Groner）

花旗银行软件开发经理，负责海外项目的开发和团队管理；原 IBM 公司系统分析师及团队负责人；巴西坎皮纳斯 Java 用户组（CampinasJUG）协调人；Sencha 和 Java 技术推广者，通过博客为软件开发社区撰稿，发表关于 IT 职业发展和常用开发技术的文章和视频，并经常受邀在各大技术会议上做报告。另著有《精通 Ext JS》等书。

1．1　JavaScript 数据结构与算法　1
1．2　环境搭建　2
1．2．1　最简单的环境搭建　2
1．2．2　使用 Web 服务器　3
1．2．3　Node．js http-server　5
1．3　JavaScript 基础　5
1．3．1　变量　6
1．3．2　运算符　8
1．3．3　真值和假值　11
1．3．4　相等运算符（== 和 ===）　12
1．4　控制结构　14
1．4．1　条件语句　14
1．4．2　循环　15
1．5　函数　16
1．6　JavaScript 面向对象编程　17
1．7　调试工具　18
1．8　小结　20

第　2 章 ECMAScript 和 TypeScript 概述　21

2．1　ECMAScript 还是 JavaScript　21
2．1．1　ES6、ES2015、ES7、ES2016、ES8、ES2017 和 ES．Next　21
2．1．2　使用 Babel．js　23
2．2　ECMAScript 2015+ 的功能　24
2．2．1　用 let 替代 var 声明变量　24
2．2．2　模板字面量　27
2．2．3　箭头函数　27
2．2．4　函数的参数默认值　28
2．2．5　声明展开和剩余参数　29
2．2．6　增强的对象属性　30
2．2．7　使用类进行面向对象编程　31
2．2．8　乘方运算符　33
2．2．9　模块　33
2．3　介绍 TypeScript　39
2．3．1　类型推断　40
2．3．2　接口　41
2．3．3　其他 TypeScript 功能　43
2．3．4　TypeScript 中对 JavaScript 文件的编译时检查　43
2．4　小结　44

第 3 章　数组　45

3．1　为什么用数组　45
3．2　创建和初始化数组　46
3．3　添加元素　47
3．3．1　在数组末尾插入元素　47
3．3．2　在数组开头插入元素　48
3．4　删除元素　49
3．4．1　从数组末尾删除元素　49
3．4．2　从数组开头删除元素　49
3．5　在任意位置添加或删除元素　51
3．6　二维和多维数组　51
3．6．1　迭代二维数组的元素　52
3．6．2　多维数组　53
3．7　JavaScript 的数组方法参考　54
3．7．1　数组合并　55
3．7．2　迭代器函数　55
3．7．3　ECMAScript 6 和数组的新功能　57
3．7．4　排序元素　60
3．7．5　搜索　63
3．7．6　输出数组为字符串　64
3．8　类型数组　64
3．9　TypeScript 中的数组　65
3．10　小结　66

第 4 章　栈　67

4．1　创建一个 JavaScript 数据结构和算法库　67
4．2　栈数据结构　68
4．2．1　创建一个基于数组的栈　69
4．2．2　向栈添加元素　69
4．2．3　从栈移除元素　70
4．2．4　查看栈顶元素　70
4．2．5　检查栈是否为空　71
4．2．6　清空栈元素　71
4．2．7　使用 Stack 类　71
4．3　创建一个基于 JavaScript 对象的 Stack 类　73
4．3．1　向栈中插入元素　73
4．3．2　验证一个栈是否为空和它的大小　74
4．3．3　从栈中弹出元素　74
4．3．4　查看栈顶的值并将栈清空　75
4．3．5　创建 toString 方法　75
4．4　保护数据结构内部元素　76
4．4．1　下划线命名约定　76
4．4．2　用 ES2015 的限定作用域 Symbol 实现类　77
4．4．3　用 ES2015 的 WeakMap 实现类　77
4．4．4　ECMAScript 类属性提案　78
4．5　用栈解决问题　79
4．6　小结　81

第 5 章　队列和双端队列　82

5．1　队列数据结构　82
5．1．1　创建队列　83
5．1．2　使用 Queue 类　86
5．2　双端队列数据结构　87
5．2．1　创建 Deque 类　87
5．2．2　使用 Deque 类　89
5．3　使用队列和双端队列来解决问题　90
5．3．1　循环队列——击鼓传花游戏　90
5．3．2　回文检查器　91
5．3．3　JavaScript 任务队列　93
5．4　小结　93

第 6 章　链表　94

6．1　链表数据结构　94
6．2　双向链表　106
6．2．1　在任意位置插入新元素　107
6．2．2　从任意位置移除元素　109
6．3　循环链表　111
6．3．1　在任意位置插入新元素　112
6．3．2　从任意位置移除元素　113
6．4　有序链表　114
6．5　创建 StackLinkedList 类　116
6．6　小结　117

第 7 章　集合　118

7．1　构建数据集合　118
7．2　创建集合类　119
7．2．1　has(element) 方法　119
7．2．2　add 方法　120
7．2．3　delete 和 clear 方法　120
7．2．4　size 方法　121
7．2．5　values 方法　122
7．2．6　使用 Set 类　122
7．3　集合运算　123
7．3．1　并集　123
7．3．2　交集　125
7．3．3　差集　127
7．3．4　子集　128
7．4　ECMAScript 2015——Set 类　130
7．5　多重集或袋　132
7．6　小结　133

第 8 章　字典和散列表　134

8．1　字典　134
8．1．1　创建字典类　135
8．1．2　使用 Dictionary 类　141
8．2　散列表　142
8．2．1　创建散列表　143
8．2．2　使用 HashTable 类　146
8．2．3　散列表和散列集合　147
8．2．4　处理散列表中的冲突　147
8．2．5　创建更好的散列函数　158
8．3　ES2015 Map 类　159
8．4　ES2105 WeakMap 类和 WeakSet 类　159
8．5　小结　160

第 9 章　递归　161

9．1　理解递归　161
9．2　计算一个数的阶乘　162
9．2．1　迭代阶乘　162
9．2．2　递归阶乘　163
9．3　斐波那契数列　165
9．3．1　迭代求斐波那契数　166
9．3．2　递归求斐波那契数　166
9．3．3　记忆化斐波那契数　167
9．4　为什么要用递归？它更快吗　167
9．5　小结　168

第　10 章树　169

10．1　树数据结构　169
10．2　树的相关术语　170
10．3　二叉树和二叉搜索树　170
10．3．1　创建 BinarySearchTree 类　171
10．3．2　向二叉搜索树中插入一个键　172
10．4　树的遍历　175
10．4．1　中序遍历　175
10．4．2　先序遍历　176
10．4．3　后序遍历　177
10．5　搜索树中的值　178
10．5．1　搜索最小值和最大值　178
10．5．2　搜索一个特定的值　180
10．5．3　移除一个节点　182
10．6　自平衡树　185
10．6．1　Adelson-Velskii-Landi 树（AVL 树）　185
10．6．2　红黑树　194
10．7　小结　200

第　11 章二叉堆和堆排序　201

11．1　二叉堆数据结构　201
11．1．1　创建最小堆类　202
11．1．2　创建最大堆类　208
11．2　堆排序算法　209
11．3　小结　211

第　12 章图　212

12．1　图的相关术语　212
12．2　图的表示　214
12．2．1　邻接矩阵　215
12．2．2　邻接表　215
12．2．3　关联矩阵　216
12．3　创建 Graph 类　216
12．4　图的遍历　219
12．4．1　广度优先搜索　220
12．4．2　深度优先搜索　225
12．5　最短路径算法　231
12．5．1　Dijkstra 算法　232
12．5．2　Floyd-Warshall 算法　234
12．6　最小生成树　235
12．6．1　Prim 算法　236
12．6．2　Kruskal 算法　237
12．7　小结　238

第　13 章排序和搜索算法　239

13．1　排序算法　239
13．1．1　冒泡排序　239
13．1．2　选择排序　242
13．1．3　插入排序　244
13．1．4　归并排序　245
13．1．5　快速排序　247
13．1．6　计数排序　251
13．1．7　桶排序　253
13．1．8　基数排序　255
13．2　搜索算法　257
13．2．1　顺序搜索　257
13．2．2　二分搜索　258
13．2．3　内插搜索　260
13．3　随机算法　261
13．4　小结　262

第　14 章算法设计与技巧　263

14．1　分而治之　263
14．2　动态规划　265
14．2．1　最少硬币找零问题　266
14．2．2　背包问题　268
14．2．3　最长公共子序列　270
14．2．4　矩阵链相乘　272
14．3　贪心算法　274
14．3．1　最少硬币找零问题　274
14．3．2　分数背包问题　275
14．4　回溯算法　276
14．4．1　迷宫老鼠问题　277
14．4．2　数独解题器　279
14．5　函数式编程简介　282
14．5．1　函数式编程与命令式编程　283
14．5．3　JavaScript 函数式工具箱——map、filter 和 reduce　284
14．5．4　JavaScript 函数式类库和数据结构　286
14．6　小结　286

第　15 章算法复杂度　287

15．1　大 O 表示法　287
15．1．1　理解大 O 表示法　287
15．1．2　时间复杂度比较　289
15．1．3　NP 完全理论概述　292
15．2　用算法娱乐身心　293
15．3　小结　294