JavaScript實現棧結構（Stack）
一、前言
1.1.什么是數據結構？
數據結構就是在計算機中，存儲和組織數據的方式。
例如：圖書管理，怎樣擺放圖書才能既能放很多書，也方便取？
主要需要考慮兩個問題：
- 操作一：新書怎么插入？
- 操作二：怎么找到某本指定的書？
常見的數據結構：
- 數組（Aarray）
- 棧（Stack）
- 鏈表（Linked List）
- 圖（Graph）
- 散列表（Hash）
- 隊列（Queue）
- 樹（Tree）
- 堆（Heap）
注意：數據結構與算法與語言無關，常見的編程語言都有直接或間接的使用上述常見的數據結構。
1.2.什么是算法？
算法（Algorithm）的定義
- 一個有限指令集，每條指令的描述不依賴於語言；
- 接收一些輸入（有些情況下不需要輸入）；
- 產生輸入；
- 一定在有限步驟之后終止；
算法通俗理解：解決問題的辦法/步驟邏輯。數據結構的實現，離不開算法。
二、棧結構（Stack）
2.1.簡介
數組是一個線性結構，並且可以在數組的任意位置插入和刪除元素。而棧和隊列就是比較常見的受限的線性結構。如下圖所示：
棧的特點為先進后出，后進先出（LIFO：last in first out）。
程序中的棧結構：
-
函數調用棧：A（B（C（D（））））：即A函數中調用B，B調用C，C調用D；在A執行的過程中會將A壓入棧，隨后B執行時B也被壓入棧，函數C和D執行時也會被壓入棧。所以當前棧的順序為：A->B->C->D（棧頂）；函數D執行完之后，會彈出棧被釋放，彈出棧的順序為D->C->B->A;
-
遞歸：為什么沒有停止條件的遞歸會造成棧溢出？比如函數A為遞歸函數，不斷地調用自己（因為函數還沒有執行完，不會把函數彈出棧），不停地把相同的函數A壓入棧，最后造成棧溢出（Stack Overfloat）
3.練習：題目：有6個元素6，5，4，3，2，1按順序進棧，問下列哪一個不是合法的出棧順序？
- 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 （√）
題目所說的按順序進棧指的不是一次性全部進棧，而是有進有出，進棧順序為6 -> 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。
解析：
- A答案：65進棧，5出棧，4進棧出棧，3進棧出棧，6出棧，21進棧，1出棧，2出棧（整體入棧順序符合654321）;
- B答案：654進棧，4出棧，5出棧，3進棧出棧，2進棧出棧，1進棧出棧，6出棧（整體的入棧順序符合654321）;
- C答案：6543進棧，3出棧，4出棧，之后應該5出棧而不是6，所以錯誤；
- D答案：65432進棧，2出棧，3出棧，4出棧，1進棧出棧，5出棧，6出棧。符合入棧順序；
棧常見的操作：
- push（element）：添加一個新元素到棧頂位置；
- pop（）：移除棧頂的元素，同時返回被移除的元素；
- peek（）：返回棧頂的元素，不對棧做任何修改（該方法不會移除棧頂的元素，僅僅返回它）；
- isEmpty（）：如果棧里沒有任何元素就返回true，否則返回false；
- size（）：返回棧里的元素個數。這個方法和數組的length屬性類似；
- toString（）：將棧結構的內容以字符串的形式返回。
2.2.封裝棧類
代碼實現：
// 封裝棧類
function Stack(){
// 棧中的屬性
this.items =[]
// 棧的相關操作
// 1.push():將元素壓入棧
//方式一(不推薦)：給對象添加方法，其他對象不能復用
// this.push = () => {
// }
//方式二(推薦)：給Stack類添加方法，能夠多對象復用
Stack.prototype.push = function(element) {
// 利用數組item的push方法實現Stack類的pop方法
this.items.push(element)
}
// 2.pop():從棧中取出元素
Stack.prototype.pop = () => {
// 利用數組item的pop方法實現Stack類的pop方法
return this.items.pop()
}
// 3.peek():查看一下棧頂元素
Stack.prototype.peek = () => {
return this.items[this.items.length - 1]
}
// 4.isEmpty():判斷棧是否為空
Stack.prototype.isEmpty = () => {
// 兩個小時的教訓啊不是this.length(不是Stack對象的length，Stack類沒有length屬性啊)，而是 Stack類中定義的數組items才有length屬性呀
return this.items.length == 0
}
// 5.size():獲取棧中元素的個數
Stack.prototype.size = () => {
return this.items.length
}
// 6.toString():以字符串形式輸出棧內數據
Stack.prototype.toString = () => {
//希望輸出的形式：20 10 12 8 7
let resultString = ''
for (let i of this.items){
resultString += i + ' '
}
return resultString
}
}
測試代碼：
// 棧的使用
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
測試結果：
棧結構的簡單應用：
利用棧結構的特點封裝十進至轉換為二進至的函數：
//簡單應用：
//封裝函數：將十進制轉成二進制(十轉二的運算最后倒敘取余的特點符合棧'先進后出')
let dec2bin = decNumber => {
//1.定義一個棧對象，保存余數
var stack = new Stack()
// 2.循環操作
while(decNumber > 0){
// 2.1.獲取余數並放入棧中
stack.push(decNumber % 2)
// 2.2.獲取整除后的結果作為下一次運算的數字(floor:向下取整)
decNumber = Math.floor(decNumber / 2)
}
// 3.從棧中取出0和1
let binaryString = '';
let a = stack.items.length
while(stack.items.length != 0){
binaryString += stack.pop();
}
return binaryString;
}
//測試代碼
console.log(dec2bin(10)); //103
console.log(dec2bin(100)); //104
console.log(dec2bin(1000)); //105
測試結果：
參考資料:JavaScript數據結構與算法