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資訊專欄INFORMATION COLUMN

JS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)：棧

Alfred / 1314人閱讀

摘要：棧的應(yīng)用前面介紹了那么多棧相關(guān)的知識(shí)，最后也是介紹棧的應(yīng)用場(chǎng)景的時(shí)候了，棧的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，例如用來(lái)存儲(chǔ)訪問(wèn)過(guò)的任務(wù)或路徑撤銷的操作。

棧的定義

什么是棧？棧是一種遵循后進(jìn)先出原則的有序集合，新添加的或者待刪除的元素都保存在棧的同一端，稱為棧頂，另一端稱為棧底，在棧里，新元素靠近棧頂，舊元素靠近棧底，用個(gè)圖來(lái)看大概這樣式的：

用一個(gè)更形象的例子來(lái)說(shuō)明：上網(wǎng)的時(shí)候，每點(diǎn)擊一個(gè)超鏈接，瀏覽器都會(huì)打開一個(gè)新的頁(yè)面，并且壓入到一個(gè)訪問(wèn)歷史棧中，你可以不斷的點(diǎn)擊打開新的頁(yè)面，但總是可以通過(guò)回退重新訪問(wèn)以前的頁(yè)面，從瀏覽器的訪問(wèn)歷史棧中彈出歷史網(wǎng)頁(yè)地址，從棧頂彈出，總是最新的最先彈出

棧的創(chuàng)建

首先創(chuàng)建一個(gè)類用來(lái)表示棧，接著聲明一個(gè)數(shù)組用來(lái)保存棧里的元素：

function Stack() {
  let items = []
  // 方法聲明
}

創(chuàng)建好棧之后，需要為棧聲明一些方法，棧一般會(huì)包含以下幾個(gè)方法：

push(): 添加新元素到棧頂

pop(): 移除棧頂?shù)脑?，同時(shí)返回被移除的元素

peek(): 返回棧頂?shù)脑?，不?duì)棧做任何修改

isEmpty(): 如果棧里沒(méi)有任何元素就返回true，否則返回false

clear(): 移除棧里的所有元素

size(): 返回棧里的元素個(gè)數(shù)

具體實(shí)現(xiàn)：

function Stack() {
  let items = []
  // 添加元素到棧頂，也就是棧的末尾
  this.push = function (element) {
    items.push(element)
  }
  // 棧的后進(jìn)先出原則，從棧頂出棧
  this.pop = function () {
    return items.pop()
  }
  // 查看棧頂?shù)脑?，訪問(wèn)數(shù)組最后一個(gè)元素
  this.peek = function () {
    return items[items.length - 1]
  }
  // 檢查棧是否為空
  this.isEmpty = function () {
    return items.length == 0
  }
  // 返回棧的長(zhǎng)度，棧的長(zhǎng)度就是數(shù)組的長(zhǎng)度
  this.size = function () {
    return items.length
  }
  // 清空棧 
  this.clear = function () {
    items = []
  }
  // 打印棧元素
  this.print = function () {
    console.log(items.toString())
  }
}
棧的使用

現(xiàn)在我們來(lái)看如何使用棧：

let stack = new Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)
console.log(stack.peek()) // 3
console.log(stack.isEmpty()) // false
console.log(stack.size()) // 3

先向棧中加入三個(gè)元素1，2，3，接下來(lái)用一張圖來(lái)看一下入棧的過(guò)程：

入棧過(guò)程都是在棧頂依次入棧，接著調(diào)用peek方法返回棧頂元素3，isEmpty返回false，size返回棧的長(zhǎng)度3，然后在繼續(xù)調(diào)用pop來(lái)看看出棧的過(guò)程：

stack.pop()
stack.print() // 1,2


出棧也是和入棧相同，都是從棧頂開始出棧，保證棧的后入先出原則

es6聲明Stack類

上面創(chuàng)建了一個(gè)Stack函數(shù)來(lái)充當(dāng)類，并且在里面聲明了一個(gè)私有變量，但是在es6里面是有類的語(yǔ)法的，可以直接用es6新語(yǔ)法來(lái)聲明，代碼大概是這樣事的：

class Stack {
  constructor () {
    this.items = []
  }
  push (element) {
    this.items.push(element)
  }
  pop () {
    return this.items.pop()
  }
  peek () {
    return this.items[items.length - 1]
  }
  isEmpty () {
    return this.items.length == 0
  }
  size () {
    return this.items.length
  }
  clear () {
    this.items = []
  }
  print () {
    console.log(this.items.toString())
  }
}
let stack = new Stack()
stack.push(1)
console.log(stack.isEmpty())
stack.print()

看起來(lái)似乎不錯(cuò)，比之前要簡(jiǎn)單，關(guān)鍵是看起來(lái)更加合理，使用的是類的語(yǔ)法，調(diào)用也沒(méi)有什么問(wèn)題，但是如果這么執(zhí)行呢？

console.log(stack.items)

會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，在stack類外面可以直接訪問(wèn)類里面的屬性，按照設(shè)計(jì)items應(yīng)該是Stack類的私有屬性才對(duì)，就像之前Stack函數(shù)里面的私有變量，是不能在外部訪問(wèn)的，如何才能將items變成私有屬性呢？應(yīng)該會(huì)有和我一樣想法的人，使用閉包，在閉包里面里面定義私有屬性，然后再將stack類返回回來(lái)，代碼實(shí)現(xiàn)大概是這樣的：

let Stack = (function () {
  let items = new WeakMap()
  class Stack {
    constructor () {
      items.set(this, [])
    }
    push (element) {
      let s = items.get(this)
      s.push(element)
    }
    pop () {
      let s = items.get(this)
      return s.pop()
    }
    peek () {
      let s = items.get(this)
      return s[s.length - 1]
    }
    isEmpty () {
      let s = items.get(this)
      return s.length == 0
    }
    size () {
      let s = items.get(this)
      return s.length
    }
    clear () {
      let s = items.get(this)
      s = []
    }
    print () {
      let s = items.get(this)
      console.log(s.toString())
    }
  }
  return Stack
})()

可能有人會(huì)問(wèn)為什么這里要把items定義成一個(gè)WeakMap對(duì)象，先簡(jiǎn)單介紹一下WeakMap對(duì)象的用法，WeakMap對(duì)象是一對(duì)鍵/值對(duì)的集合，其鍵必須是對(duì)象，值可以是任意的，定義成WeakMap就是為了將items屬性變成私有屬性，在外部調(diào)用Stack對(duì)象的時(shí)候無(wú)法訪問(wèn)到items屬性。

棧的應(yīng)用

前面介紹了那么多棧相關(guān)的知識(shí)，最后也是介紹棧的應(yīng)用場(chǎng)景的時(shí)候了，棧的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，例如用來(lái)存儲(chǔ)訪問(wèn)過(guò)的任務(wù)或路徑、撤銷的操作。為了有一個(gè)更直觀的應(yīng)用了解，下面會(huì)介紹如何用來(lái)解決計(jì)算機(jī)中的進(jìn)制轉(zhuǎn)換問(wèn)題，將10進(jìn)制轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制數(shù)，可能不少人已經(jīng)忘了如何進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換了，下面先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的10進(jìn)制轉(zhuǎn)2進(jìn)制的過(guò)程:


上面的圖中展示將一個(gè)10進(jìn)制8轉(zhuǎn)化為2進(jìn)制數(shù)的過(guò)程，接下來(lái)看看用棧是如何實(shí)現(xiàn)的：

function conver(num, radix) {
  let stack = new Stack()
  let binaryString = ""
  let digits = "0123456789ABCDEF"
  while (num > 0) {
    stack.push(num % radix)
    num = parseInt(num / radix)
  }
  while (!stack.isEmpty()) {
    binaryString += digits[stack.pop()]
  }
  console.log(binaryString)
}
conver(8, 2) // 1000
總結(jié)

這篇文章主要對(duì)棧做了簡(jiǎn)單介紹，動(dòng)手實(shí)踐了棧的實(shí)現(xiàn)，以及用棧實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單進(jìn)制轉(zhuǎn)換的功能。如果有錯(cuò)誤或不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤?，歡迎批評(píng)指正，如果喜歡，歡迎點(diǎn)贊。

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