js(JavaScript)数据结构之堆(Heap)

什么是数据结构?

下面是维基百科的解释:

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构意味着接口或封装:一个数据结构可被视为两个函数之间的接口,或者是由数据类型联合组成的存储内容的访问方法封装。

我们每天的编码中都会用到数据结构,下面是常见的数据结构:

  • 数组(Array)
  • 栈(Stack)
  • 队列(Queue)
  • 链表(Linked List)
  • 散列表(Hash)
  • 字典
  • 树(Tree)
  • 图(Graph)
  • 堆(Heap)

堆(Heap)

JavaScript中的堆(Heap)是一块用于存储动态分配内存的区域。在这个堆里,我们可以存储复杂的数据结构,比如对象和数组。不同于栈(Stack),堆的大小不是固定的,而是可以根据需要动态扩展。

想象一下堆就像是一个大仓库,你可以往里面存放各种东西。每当你需要创建一个新的对象或数组时,JavaScript会在这个仓库里动态分配一块空间,然后把对象或数组放进去。这些存储在堆中的数据可以在程序的不同部分被引用和使用。

堆的灵活性使得我们能够处理复杂的数据,并能够动态地创建、修改和删除对象。就像购物时在超市的购物车中添加或移除物品一样,堆允许我们在程序中灵活地管理和使用数据。

堆的案例参考效果

当谈到JavaScript中的堆(Heap)时,通常指的是动态内存分配和存储对象的区域。虽然在JavaScript中不能直接访问和控制堆,但我们可以通过创建对象来演示堆的概念和动态分配特性。

下面是一个案例,它展示了使用HTML和JavaScript创建一个学生信息管理系统。在这个案例中,我们可以动态地添加和删除学生,并将它们的信息显示在页面上。

HTML\JS效果

请添加图片描述

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>学生管理系统</title><style>label {display: block;margin-bottom: 5px;}input[type="text"] {margin-bottom: 10px;}ul {list-style-type: none;padding: 0;}li {margin-bottom: 5px;}</style>
</head><body><h2>学生管理系统</h2><h3>添加学生</h3><label for="name">姓名:</label><input type="text" id="name"><label for="age">年龄:</label><input type="text" id="age"><button onclick="addStudent()">添加学生</button><h3>学生列表</h3><ul id="studentList"></ul><script>const students = [];function addStudent() {const nameInput = document.getElementById('name');const ageInput = document.getElementById('age');const name = nameInput.value;const age = ageInput.value;if (name && age) {const student = { name, age };students.push(student);nameInput.value = '';ageInput.value = '';displayStudents();}}function deleteStudent(index) {students.splice(index, 1);displayStudents();}function displayStudents() {const studentList = document.getElementById('studentList');studentList.innerHTML = '';students.forEach((student, index) => {const listItem = document.createElement('li');listItem.textContent = `${student.name} (年龄: ${student.age})`;const deleteButton = document.createElement('button');deleteButton.textContent = '删除';deleteButton.onclick = () => deleteStudent(index);listItem.appendChild(deleteButton);studentList.appendChild(listItem);});}</script>
</body></html>
案例代码思路和描述

这个案例是一个基本的学生信息管理系统,用户可以通过输入学生的姓名和年龄来添加学生,并以列表的形式显示学生的信息。每个学生条目都包含一个 "删除" 按钮,可以点击该按钮来删除对应的学生。

  1. 在HTML中,我们有一个用于输入学生姓名和年龄的表单,以及一个"添加学生" 按钮来添加学生。还有一个用于显示学生列表的无序列表。
  2. 当用户点击"添加学生" 按钮时,addStudent函数会被调用。
  3. addStudent函数首先获取输入框中的姓名和年龄。
  4. 如果姓名和年龄都存在,它会创建一个表示学生的对象,并将其添加到students数组中。
  5. 然后,它清空输入框中的姓名和年龄,并调用displayStudents函数来重新显示学生列表。
  6. deleteStudent函数用于删除学生。当用户点击某个学生后面的 "删除" 按钮时,该学生将从students数组中删除,并调用displayStudents函数刷新列表。
  7. displayStudents函数用于在页面上显示学生列表。它首先清空现有的列表项,然后遍历students数组,并为每个学生创建一个列表项和对应的 "删除" 按钮。最后,它将这些元素添加到无序列表中。
返回结果

你可以通过在文本框中输入学生的姓名和年龄,然后点击 "添加学生" 按钮来添加学生。添加的学生信息将显示在学生列表中,每个学生后面都有一个 "删除" 按钮。通过点击 "删除" 按钮,可以删除对应的学生。

这个案例演示了堆的概念,因为每次调用addStudent函数时,JavaScript会在堆中动态分配内存以存储新的学生对象。这些对象在堆中被保存,即使方法执行结束,它们的引用仍然存在于students数组中,直到被手动删除。

堆的常用场景

  1. 构建优先队列
  2. 支持堆排序
  3. 快速找出一个集合中的最小值(或者最大值)

堆内存与栈内存的区别

栈内存:

  • 存放基本数据类型和对象变量的指针
  • 自动分配固定大小的内存空间
  • 由系统自动释放

堆内存:

  • 存放引用类型(如object)等大小未知的对象类型数据
  • 动态分配内存,大小不一,也不会自动释放

在JavaScript中,堆内存中的对象不会随方法的结束而销毁,即使方法结束后,这个对象还可能被另一个引用变量所引用(参数传递)。创建对象是为了反复利用,这个对象将被保存到运行时数据区。

持续学习总结记录中,回顾一下上面的内容:
JavaScript中的堆(Heap)是一块用于存储动态分配内存的区域。在这个堆里,我们可以存储复杂的数据结构,比如对象和数组。不同于栈(Stack),堆的大小不是固定的,而是可以根据需要动态扩展。

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