JavaScript實現棧結構(Stack)

JavaScript實現棧結構(Stack)

1、前言

1.1.什麼是數據結構?

數據結構就是在計算機中,存儲和組織數據的方式。javascript

例如:圖書管理,怎樣擺放圖書才能既能放不少書,也方便取?java

主要須要考慮兩個問題:算法

  • 操做一:新書怎麼插入?
  • 操做二:怎麼找到某本指定的書?

常見的數據結構:編程

  • 數組(Aarray)
  • (Stack)
  • 鏈表(Linked List)
  • (Graph)
  • 散列表(Hash)
  • 隊列(Queue)
  • (Tree)
  • (Heap)

注意:數據結構與算法與語言無關,常見的編程語言都有直接或間接的使用上述常見的數據結構。數組

1.2.什麼是算法?

算法(Algorithm)的定義數據結構

  • 一個有限指令集,每條指令的描述不依賴於語言;
  • 接收一些輸入(有些狀況下不須要輸入);
  • 產生輸入;
  • 必定在有限步驟以後終止;

算法通俗理解:解決問題的辦法/步驟邏輯。數據結構的實現,離不開算法。編程語言

2、棧結構(Stack)

2.1.簡介

數組是一個線性結構,而且能夠在數組的任意位置插入和刪除元素。而棧和隊列就是比較常見的受限的線性結構。以下圖所示:函數

image-20200226131817102

棧的特色爲先進後出,後進先出(LIFO:last in first out)。測試

程序中的棧結構:this

  • 函數調用棧:A(B(C(D()))):即A函數中調用B,B調用C,C調用D;在A執行的過程當中會將A壓入棧,隨後B執行時B也被壓入棧,函數C和D執行時也會被壓入棧。因此當前棧的順序爲:A->B->C->D(棧頂);函數D執行完以後,會彈出棧被釋放,彈出棧的順序爲D->C->B->A;

  • 遞歸:爲何沒有中止條件的遞歸會形成棧溢出?好比函數A爲遞歸函數,不斷地調用本身(由於函數尚未執行完,不會把函數彈出棧),不停地把相同的函數A壓入棧,最後形成棧溢出(Stack Overfloat)

3.練習:題目:有6個元素6,5,4,3,2,1按順序進棧,問下列哪個不是合法的出棧順序?

  • A:5 4 3 6 1 2 (√)
  • B:4 5 3 2 1 6 (√)
  • C:3 4 6 5 2 1 (×)
  • D:2 3 4 1 5 6 (√)

題目所說的按順序進棧指的不是一次性所有進棧,而是有進有出,進棧順序爲6 -> 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。

解析:

  • A答案:65進棧,5出棧,4進棧出棧,3進棧出棧,6出棧,21進棧,1出棧,2出棧(總體入棧順序符合654321);
  • B答案:654進棧,4出棧,5出棧,3進棧出棧,2進棧出棧,1進棧出棧,6出棧(總體的入棧順序符合654321);
  • C答案:6543進棧,3出棧,4出棧,以後應該5出棧而不是6,因此錯誤;
  • D答案:65432進棧,2出棧,3出棧,4出棧,1進棧出棧,5出棧,6出棧。符合入棧順序;

棧常見的操做:

  • push(element):添加一個新元素到棧頂位置;
  • pop():移除棧頂的元素,同時返回被移除的元素;
  • peek():返回棧頂的元素,不對棧作任何修改(該方法不會移除棧頂的元素,僅僅返回它);
  • isEmpty():若是棧裏沒有任何元素就返回true,不然返回false;
  • size():返回棧裏的元素個數。這個方法和數組的length屬性相似;
  • toString():將棧結構的內容以字符串的形式返回。

2.2.封裝棧類

代碼實現:

// 封裝棧類
    function Stack(){
      // 棧中的屬性
      this.items =[]

      // 棧的相關操做
      // 1.push():將元素壓入棧
      //方式一(不推薦):給對象添加方法,其餘對象不能複用
      // this.push = () => {
      // }
      
      //方式二(推薦):給Stack類添加方法,可以多對象複用
      Stack.prototype.push = function(element) {
      // 利用數組item的push方法實現Stack類的pop方法
        this.items.push(element)
      }

      // 2.pop():從棧中取出元素
      Stack.prototype.pop = () => {
      // 利用數組item的pop方法實現Stack類的pop方法
        return this.items.pop()
      }

      // 3.peek():查看一下棧頂元素
      Stack.prototype.peek = () => {
        return this.items[this.items.length - 1]
      }

      // 4.isEmpty():判斷棧是否爲空
      Stack.prototype.isEmpty = () => {
      // 兩個小時的教訓啊不是this.length(不是Stack對象的length,Stack類沒有length屬性啊),而是           Stack類中定義的數組items纔有length屬性呀
        return this.items.length == 0 
      }

      // 5.size():獲取棧中元素的個數
      Stack.prototype.size = () => {
        return this.items.length
      }

      // 6.toString():以字符串形式輸出棧內數據
      Stack.prototype.toString = () => {
        //但願輸出的形式:20 10 12 8 7
        let resultString = ''
        for (let i of this.items){
          resultString += i + ' '
        }
        return resultString
      }
    }

測試代碼:

// 棧的使用
    let  s = new Stack()
    s.push(20)
    s.push(10)
    s.push(100)
    s.push(77)
    console.log(s)                                                  //65

    console.log(s.pop());                                           //68
    console.log(s.pop());                                           //69
    
    console.log(s.peek());                                          //71
    console.log(s.isEmpty());                                       //72
   
    console.log(s.size());                                          //74
    console.log(s.toString());                                      //75

測試結果:

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棧結構的簡單應用:

利用棧結構的特色封裝十進至轉換爲二進至的函數:

//簡單應用:
    //封裝函數:將十進制轉成二進制(十轉二的運算最後倒敘取餘的特色符合棧'先進後出')
    let dec2bin = decNumber => {
      //1.定義一個棧對象,保存餘數
      var  stack = new Stack()

      // 2.循環操做
      while(decNumber > 0){
        // 2.1.獲取餘數並放入棧中
        stack.push(decNumber % 2)
        // 2.2.獲取整除後的結果做爲下一次運算的數字(floor:向下取整)
        decNumber = Math.floor(decNumber / 2)
      }

      // 3.從棧中取出0和1
      let  binaryString = '';
      let a = stack.items.length
     while(stack.items.length != 0){
        binaryString += stack.pop();
      }
      return binaryString;
    }
    
    //測試代碼
    console.log(dec2bin(10));                                       //103
    console.log(dec2bin(100));                                      //104
    console.log(dec2bin(1000));                                     //105

測試結果:

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