JavaScript如何实现栈结构Stack过程

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JavaScript实现栈结构（Stack）

一、前言

1.1.

什么是数据结构？

数据结构就是在计算机中，存储和组织数据的方式。

例如：图书管理，怎样摆放图书才能既能放很多书，也方便取？

主要需要考虑两个问题：

操作一：新书怎么插入？操作二：怎么找到某本指定的书？

常见的数据结构：

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

注意：数据结构与算法与语言无关，常见的编程语言都有直接或间接的使用上述常见的数据结构。

1.2.什么是算法？

算法（Algorithm）的定义

一个有限指令集，每条指令的描述不依赖于语言；接收一些输入（有些情况下不需要输入）；产生输入；一定在有限步骤之后终止；

算法通俗理解：解决问题的办法/步骤逻辑。数据结构的实现，离不开算法。

二、栈结构（Stack）

2.1.简介

数组是一个线性结构，并且可以在数组的任意位置插入和删除元素。而栈和队列就是比较常见的受限的线性结构。如下图所示：

栈的特点为先进后出，后进先出（LIFO：last in first out）。

程序中的栈结构：

函数调用栈：A（B（C（D（））））：即A函数中调用B，B调用C，C调用D；在A执行的过程中会将A压入栈，随后B执行时B也被压入栈，函数C和D执行时也会被压入栈。所以当前栈的顺序为：A->B->C->D（栈顶）；函数D执行完之后，会弹出栈被释放，弹出栈的顺序为D->C->B->A;

递归：为什么没有停止条件的递归会造成栈溢出？比如函数A为递归函数，不断地调用自己（因为函数还没有执行完，不会把函数弹出栈），不停地把相同的函数A压入栈，最后造成栈溢出（Stack Overfloat）

3.练习：

题目：

有6个元素6，5，4，3，2，1按顺序进栈，问下列哪一个不是合法的出栈顺序？

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 （√）

题目所说的按顺序进栈指的不是一次性全部进栈，而是有进有出，进栈顺序为6 -> 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。

解析：

• A答案：65进栈，5出栈，4进栈出栈，3进栈出栈，6出栈，21进栈，1出栈，2出栈（整体入栈顺序符合654321）;

• B答案：654进栈，4出栈，5出栈，3进栈出栈，2进栈出栈，1进栈出栈，6出栈（整体的入栈顺序符合654321）;

• C答案：6543进栈，3出栈，4出栈，之后应该5出栈而不是6，所以错误；

• D答案：65432进栈，2出栈，3出栈，4出栈，1进栈出栈，5出栈，6出栈。符合入栈顺序；

栈常见的操作：

• push（element）：添加一个新元素到栈顶位置；

• pop（）：移除栈顶的元素，同时返回被移除的元素；

• peek（）：返回栈顶的元素，不对栈做任何修改（该方法不会移除栈顶的元素，仅仅返回它）；

• isEmpty（）：如果栈里没有任何元素就返回true，否则返回false；

• size（）：返回栈里的元素个数。这个方法和数组的length属性类似；

• toString（）：将栈结构的内容以字符串的形式返回。

2.2.封装栈类

代码实现：

 // 封装栈类
  function Stack(){
   // 栈中的属性
   this.items =[]

   // 栈的相关操作
   // 1.push():将元素压入栈
   //方式一(不推荐)：给对象添加方法，其他对象不能复用
   // this.push = () => {
   // }
   
   //方式二(推荐)：给Stack类添加方法，能够多对象复用
   Stack.prototype.push = function(element) {
   // 利用数组item的push方法实现Stack类的pop方法
    this.items.push(element)
   }

   // 2.pop():从栈中取出元素
   Stack.prototype.pop = () => {
   // 利用数组item的pop方法实现Stack类的pop方法
    return this.items.pop()
   }

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

   // 4.isEmpty():判断栈是否为空
   Stack.prototype.isEmpty = () => {
   // 两个小时的教训啊不是this.length(不是Stack对象的length，Stack类没有length属性啊)，而是      Stack类中定义的数组items才有length属性呀
    return this.items.length == 0 
   }

   // 5.size():获取栈中元素的个数
   Stack.prototype.size = () => {
    return this.items.length
   }

   // 6.toString():以字符串形式输出栈内数据
   Stack.prototype.toString = () => {
    //希望输出的形式：20 10 12 8 7
    let resultString = ''
    for (let i of this.items){
     resultString += i + ' '
    }
    return resultString
   }
  }

测试代码：

 // 栈的使用
  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

测试结果：

栈结构的简单应用：

利用栈结构的特点封装十进至转换为二进至的函数：

  //简单应用：
  //封装函数：将十进制转成二进制(十转二的运算最后倒叙取余的特点符合栈'先进后出')
  let dec2bin = decNumber => {
   //1.定义一个栈对象，保存余数
   var stack = new Stack()

   // 2.循环操作
   while(decNumber > 0){
    // 2.1.获取余数并放入栈中
    stack.push(decNumber % 2)
    // 2.2.获取整除后的结果作为下一次运算的数字(floor:向下取整)
    decNumber = Math.floor(decNumber / 2)
   }

   // 3.从栈中取出0和1
   let binaryString = '';
   let a = stack.items.length
   while(stack.items.length != 0){
    binaryString += stack.pop();
   }
   return binaryString;
  }
  
  //测试代码
  console.log(dec2bin(10));                    //103
  console.log(dec2bin(100));                   //104
  console.log(dec2bin(1000));                   //105

测试结果：

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