JavaScript數據結構與算法之 "棧"

棧數據結構簡介

• 棧是一種遵循先進後出原則的數據結構
• 新添加或待刪除的元素都位於棧的同一端稱爲棧頂，另一端稱爲棧底
• 在棧裏新元素都靠近棧頂，舊元素都靠近棧底
• 棧在現實生活中類似於：一疊書，一疊盤子
• 棧在編程語言中多用於管理變量，方法的調用，同時也用於管理瀏覽器的歷史記錄(瀏覽器的返回按鈕)

通過數組實現棧

• 通過數組的 push 和 pop 方法，JavaScript可以實現名爲棧的數據結構
• 通過數組實現的棧的方法：
  • push(element(s)): 添加一個或幾個新元素到棧頂
  • pop(): 刪除棧頂的元素，同時返回被刪除的元素
  • peek() :返回棧頂的元素，但不對棧做任何修改
  • isEmpty(): 判斷棧裏是否有元素，有則返回true，沒有則返回false
  • clear(): 清除棧裏的所有元素
  • size(): 返回棧裏的元素個數，該方法和數組的length屬性很類似
• 代碼：

  /*表示棧的類*/
  class Stack {
      constructor() {
          this.items = [];  // items 數組存儲棧中的元素
      }
  
      // push(element(s)): 添加一個或幾個新元素到棧頂
      push(element) {
          this.items.push(element);
      }
  
      // pop(): 刪除棧頂的元素，同時返回被刪除的元素
      pop() {
          return this.items.pop();
      }
  
      // peek() :返回棧頂的元素，但不對棧做任何修改
      peek() {
          return this.items[this.items.length - 1];
      }
  
      // isEmpty(): 判斷棧裏是否有元素，有則返回true，沒有則返回false
      isEmpty() {
          return this.items.length === 0;
      }
  
      // clear(): 清除棧裏的所有元素
      clear() {
          this.items = [];
      }
  
      // size(): 返回棧裏的元素個數，該方法和數組的length屬性很類似
      size() {
          return this.items.length;
      }
  }
  

通過對象實現棧

• 通過對象來實現棧，會佔用更少的內存空間，同時也跟高效
• 通過對象實現的棧的方法：
  • push(element): 添加一個新元素到棧頂
  • pop(): 刪除棧頂的元素，同時返回被刪除的元素
  • peek() :返回棧頂的元素，但不對棧做任何修改
  • isEmpty(): 判斷棧裏是否有元素，有則返回true，沒有則返回false
  • clear(): 清除棧裏的所有元素
  • size(): 返回棧裏的元素個數，該方法和數組的length屬性很類似
  • toString()
• 代碼：

  /*表示棧的類*/
  class Stack {
      constructor() {
          this.items = {};  // items 對象存儲棧中的元素
          this.count = 0;  // count 表示棧中元素的數量
      }
  
      // push(element): 添加一個新元素到棧頂
      push(element) {
          this.items[this.count] = element;
          this.count += 1;
      }
  
      // pop(): 刪除棧頂的元素，同時返回被刪除的元素
      pop() {
          if (this.isEmpty()) {
              return undefined;
          }
  
          this.count -= 1;
          const result = this.items[this.count]; //存儲棧頂的元素
          delete this.items[this.count]; //刪除棧頂的元素
          return result;
      }
  
      // peek() :返回棧頂的元素，但不對棧做任何修改
      peek() {
          if (this.isEmpty()) {
              return undefined;
          }
  
          return this.items[this.count - 1];
      }
  
      // isEmpty(): 判斷棧裏是否有元素，有則返回true，沒有則返回false
      isEmpty() {
          return this.count === 0;
      }
  
      // clear(): 清除棧裏的所有元素
      clear() {
          this.items = {};
          this.count = 0;
      }
  
      // size(): 返回棧裏的元素個數，該方法和數組的length屬性很類似
      size() {
          return this.count;
      }
  
      // toString()
      toString() {
          if (this.isEmpty()) {
              return '';
          }
  
          let str = `${this.items[0]}`;
          for (let i = 1; i < this.count; i += 1) {
              str = `${str},${this.items[i]}`;
          }
  
          return str;
      }
  }
  

棧的運用

進制轉換算法

• 將十進制轉換成基數爲2~36的任意進制
• 代碼：

  const baseConverter = (decNumber, base) => {
      const remStack = new Stack(); // 存儲餘數的棧
      let number = decNumber;  // 十進制數
      let rem;  // 餘數
      let str = ''; // 最終輸出結果字符串
  
      // 如果不是轉換成 2~36 進制數
      if (!(base >= 2 && base <= 36)) {
          return '';
      }
  
      // 轉換成 2~32 進制數
      while (number > 0) {
          rem = Math.floor(number % base);
          remStack.push(rem);
          number = Math.floor(number / base);
      }
  
      // 生成base進制的字符串
      const digits = '0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
      while (!remStack.isEmpty()) {
          str += digits[remStack.pop()];
      }
  
      return str;
  };
  
  
  console.log(baseConverter(100345, 2));      // 結果：11000011111111001
  console.log(baseConverter(100345, 8));      // 結果：303771
  console.log(baseConverter(100345, 16));     // 結果：187F9
  console.log(baseConverter(100345, 35));     // 結果：2BW0