使用遞歸遍歷并轉(zhuǎn)換樹形數(shù)據(jù)（以 TypeScript 為例）

一個(gè)朋友問我應(yīng)該怎么從一個(gè)樹的 JSON 數(shù)組生成 HTML，使用 <ul> 和 <li> 來構(gòu)建頁面元素。于是我簡(jiǎn)單的畫了個(gè)樹型結(jié)構(gòu)圖

然后寫了對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)（JavaScript 對(duì)象）

const data = {
    name: "A",
    nodes: [
        { name: "B", nodes: [{ name: "F" }] },
        { name: "C" },
        {
            name: "D",
            nodes: [
                { name: "G" },
                { name: "H" },
                { name: "I", nodes: [{ name: "J" }, { name: "K" }] }
            ]
        },
        { name: "E" }
    ]
};

最后寫了一個(gè)遞歸，生成了 HTML 的樹型結(jié)構(gòu)。原本是用 JavaScript ES6 寫的，為了表明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里改用 TypeScript 來寫：

interface INode {
    name: string;
    nodes?: INode[];
}

function makeTree(roots: INode[]): JQuery<HTMLElement> {
    function makeNode(node: INode): JQuery<HTMLElement> {
        const $div = $("<div>").text(node.name || "");
        const $li = $("<li>").append($div);
        if (node.nodes && node.nodes.length) {
            $li.append(makeNodeList(node.nodes));
        }
        return $li;
    }

    function makeNodeList(nodes: INode[]): JQuery<HTMLElement> {
        return nodes
            .map(child => makeNode(child))
            .reduce(($ul, $li) => {
                return $ul.append($li);
            }, $("<ul>"));
    }

    return makeNodeList(roots);
}

效果還是蠻不錯(cuò)的

看看源碼（轉(zhuǎn)譯成 JS 之后的）：http://jsfiddle.net/y7bw4yj2/

然后朋友說沒看明白，好吧，那我從頭講起

遍歷方法

樹形數(shù)據(jù)的遍歷有兩種方法，大家都知道：廣度遍歷和深度遍歷。一般情況下，廣度遍歷是采用隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)，而深度遍歷剛更適合使用遞歸來實(shí)現(xiàn)。

廣度遍歷

從圖上大致可以理解廣度遍歷的過程：

1. 準(zhǔn)備一個(gè)空隊(duì)列；
2. 將根（單根或多根均可）節(jié)點(diǎn)放到隊(duì)列中；
3. 從隊(duì)列中取出一個(gè)節(jié)點(diǎn)
4. 處理（比如打印）這個(gè)節(jié)點(diǎn)
5. 檢查節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，如果有，全部依次添加到隊(duì)列中
6. 回到第 3 步開始處理，直到隊(duì)列為空（處理完成）

function travelWidely(roots: INode[]) {
    const queue: INode[] = [...roots];
    while (queue.length) {
        const node = queue.shift()!;
        // 打印節(jié)點(diǎn)名稱及其子節(jié)點(diǎn)數(shù)
        console.log(`${node.name} ${node.nodes && node.nodes.length || ""}`);
        if (node.nodes && node.nodes.length) {
            queue.push(...node.nodes);
        }
    }
}

// 開始遍歷
travelWidely([data]);

const node = queue.shift()!，這后面的 ! 后綴表示聲明其結(jié)果不為 undefined 或 null。這是一個(gè) TypeScript 語法。由于 .shift() 在數(shù)組中沒有元素時(shí)會(huì)返回 undefined，所以其返回類型被聲明為 INode | undefined，由于從邏輯可以保證 .shift() 一定會(huì)返回一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)象，所以這里用 ! 后綴忽略類型中的 undefined 部分，使 node 的類型被推導(dǎo)為 INode。

代碼里稍難理解一點(diǎn)的是要注意 queue 的內(nèi)容和長度隨時(shí)在變化。如果想使用 for 代替 while 循環(huán)，節(jié)點(diǎn)序號(hào)會(huì)因 .shift() 而不斷變化，所以 i < queue.length 這樣的判斷是錯(cuò)誤的。

深度遍歷

深度遍歷是一個(gè)遞歸過程，遞歸一直是編程的難點(diǎn)。

遞歸是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的處理過程，它有兩個(gè)點(diǎn)需要注意：

• 遞歸調(diào)用點(diǎn)，遞歸調(diào)用自己（或另一個(gè)可能會(huì)調(diào)用自己的函數(shù)）
• 遞歸結(jié)束點(diǎn)，退出當(dāng)前函數(shù)

以樹節(jié)點(diǎn)為例，我們期望處理過程是處理（打?。┮粋€(gè)樹結(jié)點(diǎn)，即 printNode(node: INode)。那么它的

• 遞歸調(diào)用點(diǎn)：如果該節(jié)點(diǎn)有子節(jié)點(diǎn)，依次對(duì)子節(jié)點(diǎn)調(diào)用 printNode(children[i])
• 遞歸結(jié)束點(diǎn)：處理完所有子節(jié)點(diǎn)（子節(jié)點(diǎn)數(shù)量是有限的，所以一定會(huì)結(jié)束）

用一段偽代碼描述這一過程

function printNode(node: INode) {
    // 處理該節(jié)點(diǎn)
    console.log(node.name);

    // 遞歸調(diào)用點(diǎn)：循環(huán)對(duì)子節(jié)點(diǎn)調(diào)用 printNode
    node.nodes!.forEach(child => printNode(child));

    // 遞歸結(jié)束點(diǎn)：循環(huán)完成，return
}

上面兩句代碼就完成了遞歸過程，但實(shí)際上情況還要復(fù)雜些，因?yàn)橐幚砣肟诤腿蒎e(cuò)。

// 注意參數(shù)支持傳入單根或多根，
// 如果像 travelWidely 那樣只支持多根（單根是特例）也是可以的
function travelDeeply(roots: INode | INode[]) {
    function printNode(node: INode) {
        console.log(`${node.name} ${node.nodes && node.nodes.length || ""}`);
        if (node.nodes && node.nodes.length) {
            // 依次對(duì)子節(jié)點(diǎn)遞歸調(diào)用 printNode
            node.nodes.forEach(child => printNode(child));
        }
    }

    // 這里 printNode 和 node => printNode(node) 等價(jià)
    (Array.isArray(roots) ? roots : [roots]).forEach(printNode);
}

// 開始遍歷
travelDeeply(data);

關(guān)于遞歸，我正好在慕課網(wǎng)上講生成數(shù)據(jù)解決方案的時(shí)候講到了，有興趣可以看看。

遍歷還沒講完

上面兩種遍歷都講到了，但是還沒講完——因?yàn)閮煞N遍歷都是以打印為例，而我們的目的是要生成 DOM 樹。生成 DOM 樹與純打印信息的不同之處在于，我們不僅要使用節(jié)點(diǎn)信息，還要從節(jié)點(diǎn)信息生成 DOM 返回出來。

深度遍歷生成節(jié)點(diǎn)

這次先講深度遍歷，因?yàn)檫f歸更容易實(shí)現(xiàn)。遞歸本身具有層次信息，每進(jìn)入一個(gè)遞歸調(diào)用點(diǎn)，就會(huì)深入一層，每離開一個(gè)遞歸結(jié)束點(diǎn)，就會(huì)減少一層。所以這個(gè)算法本身能夠保留結(jié)構(gòu)信息，相應(yīng)代碼也會(huì)更容易實(shí)現(xiàn)。而且在本文一開始，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)出來了。

需要注意的一點(diǎn)是那段代碼用了兩個(gè)函數(shù)來完成遞歸過程：

• makeNode 處理單個(gè)節(jié)點(diǎn)，它調(diào)用 makeNodeList 處理子節(jié)點(diǎn)列表
• makeNodeList 遍歷節(jié)點(diǎn)列表，分別對(duì)其調(diào)用 makeNode 來進(jìn)行處理

makeNode 和 makeNodeList 的相互調(diào)用形成了遞歸，上述兩條都是遞歸調(diào)用點(diǎn)，而遞歸結(jié)束點(diǎn)同樣也有兩條：

• makeNode 處理的節(jié)點(diǎn)沒有子節(jié)點(diǎn)時(shí)，不會(huì)調(diào)用 makeNodeList
• makeNodeList 中的循環(huán)結(jié)束時(shí)，不會(huì)再調(diào)用 makeNode

廣度遍歷生成節(jié)點(diǎn)

廣度遍歷的過程是把所有節(jié)點(diǎn)扁平化到一個(gè)隊(duì)列中了，這個(gè)過程是不可逆 的，換句話說，我們?cè)谔幚磉^程中丟掉了樹形結(jié)構(gòu)信息。然后我們要生成的 DOM 樹，是需要結(jié)構(gòu)信息的——因此，需要將結(jié)構(gòu)信息附加在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上。這里我們把生成的 DOM 和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)綁定起來，由 DOM 保存結(jié)構(gòu)信息。為此，需要修改一下節(jié)點(diǎn)類型

interface INode {
    name: string;
    nodes?: INode[];
    dom: JQuery;    // 附加生成的 DOM
}

function makeTreeWidely(roots: INode[]): JQuery {
    // 從一組節(jié)點(diǎn)生成 <ul>，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)生成并附加 <li>，
    // 同時(shí)將 <li> 到到 <ul> 中保存結(jié)構(gòu)信息
    function makeUl(nodes: INode[]) {
        return nodes
            .map(node => {
                const $li = $("<li>")
                    .append($("<div>").text(node.name || ""));
                node.dom = $li;
                return $li;
            })
            .reduce(($ul, $li) => $ul.append($li), $("<ul>"));
    }

    const $rootUl = makeUl(roots);

    const queue: INode[] = [...roots];
    while (queue.length) {
        const node = queue.shift()!;

        if (node.nodes && node.nodes.length) {
            const $ul = makeUl(node.nodes);
            node.dom.append($ul);
            queue.push(...node.nodes);
        }
    }
    return $rootUl;
}

雖然這里和上面講遞歸遍歷 printNode 的時(shí)候一樣定義了局部函數(shù)表達(dá)式 makeUl，但這里沒有遞歸，因?yàn)?makeUl 內(nèi)部沒有調(diào)用自身，或者某個(gè)會(huì)調(diào)用 makeUl 的函數(shù)。

但問題還是再深入一點(diǎn)，因?yàn)樯厦娴拇a改變了原數(shù)據(jù)。而一般情況下，我們應(yīng)該盡量避免這樣的副作用

沒有副作用的廣度遍歷生成節(jié)點(diǎn)

// 聲明一個(gè)新結(jié)構(gòu)，它把 INode 和 DOM 組合在一起。
// 這個(gè)結(jié)構(gòu)將代替 INode 作為隊(duì)列的元素類型
interface IDomNode {
    node: INode;
    dom: JQuery;
}

function makeTreeWidely(roots: INode[]): JQuery {
    // convert 將節(jié)點(diǎn)數(shù)組轉(zhuǎn)換為 IDomNode 數(shù)組，
    // 同時(shí)還干了原來 makeUl 干的事情，返回一個(gè) $ul
    function convert(nodes: INode[]) {
        const domNodes = nodes
            .map(node => {
                const $li = $("<li>")
                    .append($("<div>").text(node.name || ""));
                return {
                    node,
                    dom: $li
                };
            });

        const $ul = domNodes
            .reduce(($ul, dn) => $ul.append(dn.dom), $("<ul>"));

        // 將兩個(gè)數(shù)組組成一個(gè)元組（對(duì)象）返回
        return {
            domNodes,
            $ul
        };
    }

    // 解析元組，聲明變量 queue 和 $rootUl，
    // 并分別將 domNodes 和 $ul 的值賦值給 queue 和 $rootUl 兩個(gè)變量
    const { domNodes: queue, $ul: $rootUl } = convert(roots);

    while (queue.length) {
        const { node, dom } = queue.shift()!;

        if (node.nodes && node.nodes.length) {
            const { domNodes, $ul } = convert(node.nodes);
            dom.append($ul);
            queue.push(...domNodes);
        }
    }
    return $rootUl;
}

看療效：http://jsfiddle.net/y7bw4yj2/1/