什麼是棧(Stack)

- 棧是一種遵從後進先出(LIFO)原則的有序集合。
- 新添加的或待删除的元素都儲存在棧的末尾,稱為棧頂,另一端叫棧底。
- 在棧裡,新元素都靠近棧頂,舊元素都接近棧底
現實中的例子
在生活中也能發現很多棧的例子。例如,廚房裡堆放的盤子,總是疊在上方的先被使用;輸入框内容進行删除時,總是最後輸入的先删除;彈夾中的子彈,越後裝入的,越先發射......
手動實作一個棧
首先,建立一個類來表示棧
function Stack () { }
我們需要選擇一種資料結構來儲存棧裡的元素,可以選擇數組
function Stack(){
var items = []; //用來儲存棧裡的元素
}
接下來,為棧添加一些方法
push(element(s)); //添加新元素到棧頂
pop(); //移除棧頂的元素,同時傳回被移除的元素
peek(); //傳回棧頂的元素,不對棧做任何修改
isEmpty(); //如果棧裡沒有任何元素就傳回true,否則false
clear(); //移除棧裡的所有元素
size(); //傳回棧裡的元素個數,類似于數組的length屬性
我們需要實作的第一個方法時
push
。用來往棧裡添加新元素,有一點很重要:該方法隻添加到棧頂,也就是棧的末尾。是以,可以這樣寫:
this.push = function (element) {
items.push(element);
}
利用數組的push方法,就可以實作在棧頂末尾添加新的元素了。
接着,來實作
pop
方法,用來實作移除棧裡的元素。棧遵從LIFO(後進先出)原則。移出去的是最後添加進去的元素。是以,可以使用數組的pop方法。
this.pop = function () {
return items.pop();
}
這樣一來,這個棧自然就遵從了LIFO原則
現在,再來為這個棧添額外的輔助方法。
如果想知道棧裡最後添加的元素是什麼,可以用
peek
方法。這個方法将傳回棧頂的元素
this.peek = function () {
return items[items.length-1];
}
因為類内部是用數組儲存元素的,是以這裡通路數組最後一個元素用
length-1
下一個要實作的方法是
isEmpty
,如果棧為空的話,就傳回true,否則傳回false:
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0;
}
使用isEmpty方法,就能簡單地判斷棧内部是否為空。
類似于數組地length屬性,我們也可以實作棧地length。
this.size = function () {
return items.length;
}
因為棧地内部使用數組儲存元素,是以數組地length就是棧的長度。
實作
clear
方法,clear方法用來清空棧中所有的元素。最簡單的實作方法是:
this.clear = function () {
items = [];
}
其實多次調用pop方法也可以,但是沒有這個方法來的簡單快捷。
最後,為了檢查棧裡的内容,還需要實作一個輔助方法:
print
。它會把棧裡的元素都輸出到控制台:
this.print = function () {
console.log(items.toString());
}
至此,我們就完整地建立了一個棧!
棧的完整代碼
function Stack(){
var items = []; //用來儲存棧裡的元素
this.push = function (element) {
items.push(element);
}
this.pop = function () {
return items.pop();
}
this.peek = function () {
return items[items.length-1];
}
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0;
}
this.size = function () {
return items.length;
}
this.clear = function () {
items = [];
}
this.print = function () {
console.log(items.toString());
}
}
使用Stack類
棧已經建立好了,我們來測試一下
首先,來初始化Stack類。然後,驗證一下棧是否為空
var stack = new Stack();
console.log(stack.isEmpty()); //控制台輸出true
接下來,往棧裡面添加一下元素:
stack.push(5);
stack.push(8);
如果調用peek方法,很顯然将會輸出8,因為它是棧頂的元素:
console.log(stack.peek()); //控制台輸出8
再添加一個元素:
stack.push(11);
console.log(stack.size()); //控制台輸出3
我們往棧裡又添加了11。如果調用size方法,輸出為3,因為棧裡有三個元素(5,8和11)。如果這時候調用isEmpty方法,會看到輸出了false(因為此時棧不為空)。最後,再來往裡面添加一個元素:
stack.push(15);
然後,調用兩次pop方法從棧裡移除兩個元素:
stack.pop();
stack.pop();
console.log(stack.size()); //控制台輸出2
stack.print(); //控制台輸出[5,8]
到這裡,整個棧的功能測試完成。
用棧來解決問題
使用棧來完成進制轉換。
現實生活中,我們主要用10進制,但在計算科學中,二進制非常重要,因為計算機裡所有的内容都是用二進制數字0和1來表示的。大學的計算機課都會先教進制轉換。以二進制為例:
function divideBy2 (decNumber) {
var remStack = new Stack(),
rem,
binaryString = '';
while (decNumber>0) { //{1}
rem = Math.floor(decNumber % 2); //{2}
remStack.push(rem); //{3}
decNumber = Math.floor(decNumber / 2); //{4}
}
while (!remStack.isEmpty()) { //{5}
binaryString += remStack.pop().toString();
}
return binaryString;
}
這段代碼裡,當結果滿足和2做整除的條件時,(行{1}),我們會獲得目前結果和2的餘數,放到棧裡(行{2}、{3})。然後讓結果和2做整除(行{4})
注:JavaScript有數字類型,但是它不會區分時整數還是浮點數。是以,要使用Math.floor函數讓除法的操作僅傳回整數部分。
最後,用pop方法把棧中的元素都移除,把出棧的元素連接配接成字元串(行{5})。
測試一下:
console.log(divideBy2(520)); //輸出1000001000
console.log(divideBy2(10)); //輸出1010
console.log(divideBy2(1000)); //輸出1111101000
接下來,可以很容易的修改上面的算法,使它能夠把十進制轉化為任何進制。除了讓十進制數字和2整除轉成二進制數,還可以傳入其他任意進制的基數作為參數,就像下面的算法這樣:
function baseConverter (decNumber, base) {
var remStack = new Stack(),
rem,
baseString = '';
digits = '0123456789ABCDEF'; //{6}
while (decNumber>0) {
rem = Math.floor(decNumber % base);
remStack.push(rem); //{3}
decNumber = Math.floor(decNumber / base);
}
while (!remStack.isEmpty()) {
baseString += digits[remStack.pop()]; //{7}
}
return baseString;
}
在将十進制轉成二進制時,餘數是0或1;在将十進制轉成八進制時,餘數時0-8之間的數;但是将十進制轉成十六進制時,餘數時0-9之間的數字加上A、B、C、D、E、F(對應10、11、12、13、14和15)。是以,需要對棧中的數字做個轉化才可以(行{6}、{7})。
來測試一下輸出結果:
console.log(baseConverter(1231,2)); //輸出10011001111
console.log(baseConverter(1231,8)); //輸出2317
console.log(baseConverter(1231,16)); //輸出4CF
顯然是正确的。
小結
我們用js代碼自己實作了棧。并且通過進制轉換的例子來實際應用了它。棧的應用執行個體還有很多,比如
平衡圓括号和
漢諾塔。感興趣可以自行百度去了解
原文連結:
行無忌的成長小屋:如何用JavaScript手動實作一個棧原文釋出時間為:2018年05月26日
原文作者:行無忌
本文來源:
掘金 https://juejin.im/entry/5b3a29f95188256228041f46如需轉載請聯系原作者