js-实现数据结构-栈

前言

      做前端已有几年的时间,各种前端技术学了一堆,换着技术开发网站,感觉自己很牛逼的样子。这段时间总感觉到达了瓶颈,怎么也突破不了,冷静想了下。功能的实现、封装什么都没问题,但是就是算法差强人意。把大学的数据结构拿出来翻了下,这阶段再去看算法,比大学期间清楚太多了,很多原来知道有那回事儿,现在能明白用途在什么地方。我想我找到了突破瓶颈的方式了。从这篇文章开始,我会陆续的把数据结构中的算法用原生js实现。

      栈是一种数据结构,栈只有一个入口和一个出口,它的特点是LIFO(后入先出),即比如我们吃的罐装薯片,只有从顶部一片一片的拿出来,才能拿到底部。因为栈的LIFO的特点,所有任何不在栈顶元素都无法访问到,为了得到栈底元素,必须把上面的元素都拿走,才能访问。而栈是一种列表,在js中,可以通过数据的方式来存储。
      到这儿便有思路了,首先需要一个data存储数据,data是一个数组,因栈只能访问栈顶元素,需要一个变量top存储栈顶元素的位置,当入栈时top + 1,当出栈时,top - 1,那么入栈需要一个方法s_push,出栈需要一个方法s_pop,还需返回栈顶元素的方法s_peek
      有时,需要清空栈、获取栈的长度或判断元素是否在栈内,以上方法是不够的,还需创建方法,s_clear(清空栈内元素)、s_length(获取栈的长度)。
      1. 首先,需要创建一个Stack类的构造函数,如下:

function Stack () {
    this.s_top = 0; //初始化栈顶位置为0
    this.s_data = [];   //初始化空栈
    this.s_push = s_push;   //入栈方法
    this.s_pop = s_pop;     //出栈
    this.s_peek = s_peek; //获取栈顶元素
    this.s_length = s_length; //栈的长度
    this.s_clear = s_clear; //清空栈
}

      2. 入栈,实现s_push方法,当向栈中压入新元素时,需要改变s_top对应栈的位置加1,然后指向数组下一个空位置。如下:

function s_push (element) {
    this.s_data[this.s_top++] = element;
}

      3. 出栈,s_pop方法和入栈相仿,每次取出元素后,将s_top - 1,然后返回当前删除的值,如下:

function s_pop () {
    --this.s_top;
    return this.s_data.pop();
}

      4. 获取栈顶元素,s_peek方法,栈顶的位置为s_top,只需要数组中取最后一个元素即可,如下:

function s_peek () {
    return this.s_data[this.s_top - 1];
}

      5. 清空栈,s_clear方法,设置栈顶指向为0,清空存储数据,代码如下:

function s_clear () {
    this.s_top = 0;
    this.s_data = [];
}

      6. 获取栈的长度,s_length, 即s_top的值,如下:

function s_length () {
    return this.s_top;
}

实例

1. 使用栈模拟递归

      如需要封装一个阶乘的函数,用递归的思想,如下:

function factorial (num) {
    if (typeof num !== 'number') return num;
    if (num <= 1) {
        return 1;
    } else {
        return num * arguments.callee(num - 1);
    }
}

      那么如果用栈的方式如何处理呢?只需将给定的数递减到1入栈,然后每次s_pop的时候会返回栈顶元素,循环栈,然后将s_pop的值相乘即可,如下:

function factorial (num) {
    if (typeof num !== 'number') return num;
    let s = new Stack(),
        facNum = 1;

    //入栈
    while (num > 0) {
        s.s_push(num--);
    }

    //出栈
    while (s.s_length() > 0) {
        facNum *= s.s_pop();
    }

    return facNum;
}
2. 判断回文

      先说下什么是回文,把相同的字符串或句子颠倒过来,产生首尾循环的句子,意思就是正序和倒叙的结果一样。如何使用栈的思想实现回文呢?
      栈的方法有一个pop操作,每次pop返回栈顶元素。那么可以将字符串先push进栈,然后pop即可得到一个逆序的字符串,比较是否相等即可,如下:

function isPalindrome (str) {
    const s = new Stack();
    let reverseStr = '';

    for (let i = 0; i < str.length; i++) {
        s.s_push(str[i]);
    }

    while (s.s_length() > 0) {
        reverseStr += s.s_pop();
    }

    return reverseStr === str;
}

总结

      使用栈的思想可以很方便的实现很多功能,比如判断表达式是否括号匹配等?不过说实话,在前端页面的开发中,用不到这些。有兴趣可以玩下,可以提升思维逻辑。

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