JavaScript数组扁平化技巧全解析

IT行业相对于一般传统行业，发展更新速度更快，一旦停止了学习，很快就会被行业所淘汰。所以我们需要踏踏实实的不断学习，精进自己的技术，尤其是初学者。今天golang学习网给大家整理了《JavaScript数组扁平化方法大全》，聊聊，我们一起来看看吧！

JavaScript数组扁平化是将多层嵌套数组转为单层的过程，核心方法包括：1. 使用flat()按指定深度或Infinity完全扁平；2. 递归reduce实现函数式优雅处理；3. 迭代栈法避免深递归风险；4. 各方法均需正确识别非数组元素；5. 性能优化首选原生flat()，避免深层递归与频繁数组拼接。

JavaScript中的数组扁平化，简单来说，就是将一个包含多层嵌套数组的结构，转换成一个只有一层的数组。这就像把一个装满小盒子（小盒子里面可能还有更小的盒子）的大盒子，最终把所有东西都倒出来，平铺在桌面上一样。核心目的就是消除数组的嵌套层级，让数据变得更易于处理和访问。

解决方案

要实现JavaScript中的数组扁平化，我们有多种策略，每种都有其适用场景和考量。

最直接且现代的方法是使用ES2019引入的Array.prototype.flat()方法。这个方法非常简洁：

const nestedArray = [1, [2, 3], [4, [5, 6]]];
const flatOnce = nestedArray.flat(); // 扁平化一层: [1, 2, 3, 4, [5, 6]]
const flatAll = nestedArray.flat(Infinity); // 扁平化所有层级: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

flat()方法接受一个可选参数，表示要扁平化的层级深度。默认是1。如果你不确定有多少层，或者想彻底扁平化，传入Infinity会是一个非常方便的选择。

当然，在flat()方法出现之前，或者当我们需要更精细的控制时，我们通常会手动实现。一种常见的思路是利用递归和reduce()：

function customFlatten(arr) {
  return arr.reduce((acc, val) => {
    // 如果当前值是数组，就递归地扁平化它，然后用展开运算符将其元素加入累加器
    // 否则，直接将当前值加入累加器
    return acc.concat(Array.isArray(val) ? customFlatten(val) : val);
  }, []);
}

const nestedArray = [1, [2, 3], [4, [5, 6]]];
const flattened = customFlatten(nestedArray); // [1, 2, 3, 4, 5, 6]

这种递归方法非常优雅，它利用了reduce的累积特性，在遍历数组的同时，对遇到的子数组进行递归处理。

还有一种迭代的解决方案，通过栈（stack）来避免深层递归可能导致的堆栈溢出问题，尤其是在处理非常深的嵌套数组时更为稳健：

function flattenWithStack(arr) {
  const stack = [...arr]; // 将原始数组的元素放入栈中
  const result = [];

  while (stack.length > 0) {
    const element = stack.pop(); // 从栈顶取出一个元素

    if (Array.isArray(element)) {
      // 如果是数组，将其元素逆序放回栈中，以便后续处理（因为pop是LIFO）
      // 这样可以保证扁平化后的顺序是正确的
      for (let i = element.length - 1; i >= 0; i--) {
        stack.push(element[i]);
      }
    } else {
      // 如果不是数组，直接添加到结果数组中
      result.push(element);
    }
  }
  // 由于我们是pop后push到result，所以最终结果是逆序的，需要反转
  return result.reverse();
}

const nestedArray = [1, [2, 3], [4, [5, 6]]];
const flattenedIterative = flattenWithStack(nestedArray); // [1, 2, 3, 4, 5, 6]

这个迭代方法可能看起来有点绕，但它避免了函数调用的开销，对于某些极端情况会更有效率。

在不同场景下，我们应该如何选择合适的数组扁平化方法？

选择哪种扁平化方法，其实很大程度上取决于你的具体需求、对代码可读性的偏好以及对性能的考量。

如果你的目标是快速、简洁地实现扁平化，并且你的目标运行环境支持ES2019（现代浏览器和Node.js通常都支持），那么Array.prototype.flat()无疑是首选。它的语法极其简洁，一眼就能看出其意图，而且底层实现通常经过高度优化。对于大多数日常任务，无论是扁平化一层还是所有层级（flat(Infinity)），它都表现出色。如果你只是想把一层嵌套数组打开，flat()就是为你准备的。

当需要兼容老旧环境，或者对扁平化过程有更精细的控制需求时，手动实现就显得有价值了。例如，递归reduce()的方法，它在函数式编程风格上非常优雅，代码逻辑清晰，易于理解。如果你喜欢声明式编程，并且数组的嵌套层级通常不会非常深（比如超过几百层），那么这种方法是很好的选择。它的缺点在于，对于极深层级的数组，可能会有堆栈溢出的风险，尽管在实际开发中这并不常见。

而基于栈的迭代方法，则在处理超深层级数组时展现出其优势。它避免了递归调用栈的限制，转而使用显式的栈结构来管理扁平化过程。虽然代码量相对多一些，逻辑也稍显复杂，但它提供了更好的鲁棒性，能够应对更极端的数据结构。如果你在处理的数据可能来自不可控的外部源，且嵌套深度无法预知，甚至可能非常深，那么迭代方法会是一个更安全的选择。

总结一下：

• flat(): 现代、简洁、高效，适用于绝大多数场景，特别是对代码可读性要求高的项目。
• 递归reduce(): 优雅、函数式，适用于嵌套层级不深，且追求代码表达力的场景。
• 迭代栈方法: 健壮、无堆栈溢出风险，适用于处理极深层级或不可预测嵌套深度的大规模数据。

处理包含非数组元素的复杂嵌套数组时，有哪些需要注意的地方？

在实际的数据处理中，数组里不总是规规矩矩地只嵌套数组。我们经常会遇到数字、字符串、布尔值，甚至是对象、null或undefined等各种非数组元素。理解不同的扁平化方法如何处理这些“异类”元素，对于编写健壮的代码至关重要。

Array.prototype.flat()方法在这方面表现得非常“智能”且符合直觉。它只会尝试扁平化数组元素。当遇到非数组元素时，无论是数字、字符串、对象还是null/undefined，它都会直接将其保留在扁平化后的数组中，不会做任何特殊处理。例如：

const mixedArray = [1, [2, 'hello'], {id: 3}, null, [4, [5]]];
mixedArray.flat(Infinity); // [1, 2, 'hello', {id: 3}, null, 4, 5]

可以看到，{id: 3}和null都被原封不动地保留了下来。这通常是我们期望的行为。

然而，当我们手动实现扁平化逻辑时，就必须特别注意对非数组元素的判断。以递归reduce()的例子来说：

function customFlatten(arr) {
  return arr.reduce((acc, val) => {
    // 关键就在于这里的 Array.isArray(val) 判断
    return acc.concat(Array.isArray(val) ? customFlatten(val) : val);
  }, []);
}

如果缺少Array.isArray(val)这个判断，或者判断逻辑有误，就可能导致意想不到的结果。例如，如果把所有非数组元素也尝试当作数组来处理，那就会报错。反之，如果判断不严谨，可能会漏掉一些需要扁平化的子数组。

对于迭代栈方法，同样也依赖于Array.isArray()的判断：

// ... (flattenWithStack函数内部)
if (Array.isArray(element)) {
  // ... 进一步处理子数组
} else {
  // ... 直接添加到结果
}

这里的逻辑也是一样的，只有被明确识别为数组的元素才会被进一步拆解，否则就被视为最终元素。

因此，在手动实现扁平化时，确保Array.isArray()判断的准确性是关键。这能保证你的函数能够正确地区分需要展开的数组和应该作为单个元素保留的非数组值。一个常见的错误是忘记处理null或undefined，虽然它们不是数组，但如果逻辑不严谨，可能会导致错误。好在Array.isArray()对这些值会返回false，从而避免了将它们当作数组处理的风险。

大规模数据处理时，如何优化数组扁平化的性能？

在处理大规模数据时，性能优化是不得不考虑的问题。数组扁平化的性能瓶颈通常出现在两个方面：计算开销（遍历、判断、拼接）和内存开销（创建新数组、复制元素）。

1. 优先使用原生flat()方法：对于绝大多数场景，尤其是在现代JavaScript环境中，Array.prototype.flat()是性能最优的选择。它是用C++等底层语言实现的，经过高度优化，效率远高于JavaScript层面的手动实现。在处理大量数据时，这种底层优化带来的性能提升是显而易见的。如果你需要扁平化所有层级，flat(Infinity)也比手动递归要快且安全。

2. 避免不必要的深度扁平化：如果你明确知道只需要扁平化一层或两层，就不要使用flat(Infinity)。指定精确的深度（例如flat(1)）可以减少不必要的遍历和判断，从而提升性能。同理，如果你手动实现，也要避免无限制的递归，可以添加一个深度参数来控制。

3. 考虑迭代而非深层递归：虽然递归代码简洁优雅，但在处理极其深层的嵌套数组时，JavaScript引擎的调用栈深度是有限的。过深的递归会导致堆栈溢出错误（RangeError: Maximum call stack size exceeded）。在这种情况下，基于栈的迭代方法就显得更为健壮。它将递归逻辑转换为迭代，避免了函数调用栈的限制，虽然可能需要手动管理栈结构，但对于超大规模或深度未知的数据，这是更安全的策略。

4. 减少数组拼接操作的开销：在手动实现中，频繁使用concat()或展开运算符...来拼接数组可能会带来性能损耗，因为每次拼接都会创建新的数组。尤其是在循环或递归中，如果每次都创建新数组，内存开销会非常大。

   • 一种优化思路是预分配一个足够大的数组（如果可能预估大小的话），然后通过索引赋值。但这在扁平化场景下很难预估最终大小。
   • 更实际的做法是，在递归或迭代过程中，将元素逐个push到一个结果数组中，而不是反复拼接子数组。例如，在递归reduce的实现中，acc.concat(...)虽然方便，但如果能改为acc.push(...)（当然这需要修改reduce的累加器类型或结构），效率会更高。然而，为了保持reduce的纯粹性，通常会接受concat的开销。对于迭代栈方法，直接result.push(element)就已经是比较高效的做法了。

5. 内存管理：大规模数据处理时，内存消耗也是一个重要指标。flat()方法通常会比手动实现更有效地管理内存。手动实现时，如果创建了大量中间数组，可能会导致GC压力增大。尽量减少中间数组的创建，或者在不再需要时及时释放引用，有助于缓解内存压力。

6. 并行处理（特定场景）：在极少数情况下，如果你的数据量巨大且计算密集，并且你的JavaScript运行环境支持Web Workers，你可以考虑将数组拆分成多个子任务，在不同的Worker中并行扁平化，最后再将结果合并。但这会引入额外的复杂度，通常只在非常特殊的、性能瓶颈非常明显的场景下才需要。

总的来说，对于大多数日常任务，flat()是性能和可读性的最佳平衡点。只有当遇到特定环境兼容性、极端深度嵌套或对性能有极致要求时，才需要深入考虑手动实现和优化策略。

今天关于《JavaScript数组扁平化技巧全解析》的内容就介绍到这里了，是不是学起来一目了然！想要了解更多关于性能优化,递归,数组扁平化,flat(),迭代栈的内容请关注golang学习网公众号！