如何用JavaScript手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧

taoszu 發(fā)布于2019-08-22 18:05 / 1241人閱讀

摘要：所以，可以這樣寫利用數(shù)組的方法，就可以實(shí)現(xiàn)在棧頂末尾添加新的元素了。因?yàn)闂５貎?nèi)部使用數(shù)組保存元素，所以數(shù)組地就是棧的長度。實(shí)現(xiàn)方法，方法用來清空棧中所有的元素。感興趣可以自行百度去了解原文鏈接行無忌的成長小屋如何用手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧

什么是棧（Stack）

棧是一種遵從后進(jìn)先出（LIFO）原則的有序集合。

新添加的或待刪除的元素都保存在棧的末尾，稱為棧頂，另一端叫棧底。

在棧里，新元素都靠近棧頂，舊元素都接近棧底

現(xiàn)實(shí)中的例子

在生活中也能發(fā)現(xiàn)很多棧的例子。例如，廚房里堆放的盤子，總是疊在上方的先被使用；輸入框內(nèi)容進(jìn)行刪除時(shí)，總是最后輸入的先刪除；彈夾中的子彈，越后裝入的，越先發(fā)射......

手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧

首先，創(chuàng)建一個(gè)類來表示棧

function Stack () { }

我們需要選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保存棧里的元素，可以選擇數(shù)組

function Stack(){
    var items = [];     //用來保存棧里的元素
}

接下來，為棧添加一些方法

push(element(s));   //添加新元素到棧頂
pop();              //移除棧頂?shù)脑兀瑫r(shí)返回被移除的元素
peek();             //返回棧頂?shù)脑兀粚?duì)棧做任何修改
isEmpty();          //如果棧里沒有任何元素就返回true，否則false
clear();            //移除棧里的所有元素
size();             //返回棧里的元素個(gè)數(shù),類似于數(shù)組的length屬性

我們需要實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)方法時(shí)push。用來往棧里添加新元素，有一點(diǎn)很重要：該方法只添加到棧頂，也就是棧的末尾。所以，可以這樣寫：

this.push = function (element) {
    items.push(element);
}

利用數(shù)組的push方法，就可以實(shí)現(xiàn)在棧頂末尾添加新的元素了。

接著，來實(shí)現(xiàn)pop方法，用來實(shí)現(xiàn)移除棧里的元素。棧遵從LIFO（后進(jìn)先出）原則。移出去的是最后添加進(jìn)去的元素。因此，可以使用數(shù)組的pop方法。

this.pop = function () {
    return items.pop();
}

這樣一來，這個(gè)棧自然就遵從了LIFO原則

現(xiàn)在，再來為這個(gè)棧添額外的輔助方法。

如果想知道棧里最后添加的元素是什么，可以用peek方法。這個(gè)方法將返回棧頂?shù)脑?/p>

this.peek = function () {
    return items[items.length-1];
}

因?yàn)轭悆?nèi)部是用數(shù)組保存元素的，所以這里訪問數(shù)組最后一個(gè)元素用length-1

下一個(gè)要實(shí)現(xiàn)的方法是isEmpty,如果棧為空的話，就返回true，否則返回false：

this.isEmpty = function () {
    return items.length == 0;
}

使用isEmpty方法，就能簡單地判斷棧內(nèi)部是否為空。

類似于數(shù)組地length屬性，我們也可以實(shí)現(xiàn)棧地length。

this.size = function () {
    return items.length;
}

因?yàn)闂５貎?nèi)部使用數(shù)組保存元素，所以數(shù)組地length就是棧的長度。

實(shí)現(xiàn)clear方法，clear方法用來清空棧中所有的元素。最簡單的實(shí)現(xiàn)方法是：

this.clear = function () {
    items = [];
}

其實(shí)多次調(diào)用pop方法也可以，但是沒有這個(gè)方法來的簡單快捷。

最后，為了檢查棧里的內(nèi)容，還需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)輔助方法：print。它會(huì)把棧里的元素都輸出到控制臺(tái)：

this.print = function () {
    console.log(items.toString());
}

至此，我們就完整地創(chuàng)建了一個(gè)棧!

棧的完整代碼

function Stack(){

    var items = [];     //用來保存棧里的元素

    this.push = function (element) {
        items.push(element);
    }

    this.pop = function () {
        return items.pop();
    }

    this.peek = function () {
        return items[items.length-1];
    }

    this.isEmpty = function () {
        return items.length == 0;
    }

    this.size = function () {
        return items.length;
    }

    this.clear = function () {
        items = [];
    }

    this.print = function () {
        console.log(items.toString());
    }
}

使用Stack類

棧已經(jīng)創(chuàng)建好了，我們來測試一下

首先，來初始化Stack類。然后，驗(yàn)證一下棧是否為空

var stack = new Stack();
console.log(stack.isEmpty());         //控制臺(tái)輸出true

接下來，往棧里面添加一下元素：

stack.push(5);
stack.push(8);

如果調(diào)用peek方法，很顯然將會(huì)輸出8，因?yàn)樗菞ｍ數(shù)脑兀?/p>

console.log(stack.peek());            //控制臺(tái)輸出8

再添加一個(gè)元素：

stack.push(11);
console.log(stack.size());            //控制臺(tái)輸出3

我們往棧里又添加了11。如果調(diào)用size方法，輸出為3，因?yàn)闂＠镉腥齻€(gè)元素（5，8和11）。如果這時(shí)候調(diào)用isEmpty方法，會(huì)看到輸出了false（因?yàn)榇藭r(shí)棧不為空）。最后，再來往里面添加一個(gè)元素：

stack.push(15);

然后，調(diào)用兩次pop方法從棧里移除兩個(gè)元素：

stack.pop();
stack.pop();
console.log(stack.size());            //控制臺(tái)輸出2
stack.print();                        //控制臺(tái)輸出[5,8]

到這里，整個(gè)棧的功能測試完成。

用棧來解決問題

使用棧來完成進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們主要用10進(jìn)制，但在計(jì)算科學(xué)中，二進(jìn)制非常重要，因?yàn)橛?jì)算機(jī)里所有的內(nèi)容都是用二進(jìn)制數(shù)字0和1來表示的。大學(xué)的計(jì)算機(jī)課都會(huì)先教進(jìn)制轉(zhuǎn)換。以二進(jìn)制為例：

function divideBy2 (decNumber) {

    var remStack = new Stack(),
    rem,
    binaryString = "";

    while (decNumber>0) {  //{1}
        rem = Math.floor(decNumber % 2);  //{2}
        remStack.push(rem);  //{3}
        decNumber = Math.floor(decNumber / 2);  //{4}
    }

    while (!remStack.isEmpty()) {  //{5}
        binaryString += remStack.pop().toString();
    }

    return binaryString;
}

這段代碼里，當(dāng)結(jié)果滿足和2做整除的條件時(shí)，（行{1}），我們會(huì)獲得當(dāng)前結(jié)果和2的余數(shù)，放到棧里（行{2}、{3}）。然后讓結(jié)果和2做整除（行{4}）

注：JavaScript有數(shù)字類型，但是它不會(huì)區(qū)分時(shí)整數(shù)還是浮點(diǎn)數(shù)。因此，要使用Math.floor函數(shù)讓除法的操作僅返回整數(shù)部分。

最后，用pop方法把棧中的元素都移除，把出棧的元素連接成字符串（行{5}）。

測試一下：

console.log(divideBy2(520));      //輸出1000001000
console.log(divideBy2(10));       //輸出1010
console.log(divideBy2(1000));     //輸出1111101000

接下來，可以很容易的修改上面的算法，使它能夠把十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為任何進(jìn)制。除了讓十進(jìn)制數(shù)字和2整除轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)，還可以傳入其他任意進(jìn)制的基數(shù)作為參數(shù)，就像下面的算法這樣：

function baseConverter (decNumber, base) {

    var remStack = new Stack(),
    rem,
    baseString = "";
    digits = "0123456789ABCDEF";     //{6}

    while (decNumber>0) {  
        rem = Math.floor(decNumber % base);
        remStack.push(rem);  //{3}
        decNumber = Math.floor(decNumber / base);
    }

    while (!remStack.isEmpty()) {
        baseString += digits[remStack.pop()];  //{7}
    }

    return baseString;
}

在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成二進(jìn)制時(shí)，余數(shù)是0或1；在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制時(shí)，余數(shù)時(shí)0-8之間的數(shù)；但是將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制時(shí)，余數(shù)時(shí)0-9之間的數(shù)字加上A、B、C、D、E、F（對(duì)應(yīng)10、11、12、13、14和15）。因此，需要對(duì)棧中的數(shù)字做個(gè)轉(zhuǎn)化才可以（行{6}、{7}）。

來測試一下輸出結(jié)果：

console.log(baseConverter(1231,2));      //輸出10011001111
console.log(baseConverter(1231,8));      //輸出2317
console.log(baseConverter(1231,16));     //輸出4CF

顯然是正確的。

小結(jié)

我們用js代碼自己實(shí)現(xiàn)了棧。并且通過進(jìn)制轉(zhuǎn)換的例子來實(shí)際應(yīng)用了它。棧的應(yīng)用實(shí)例還有很多，比如平衡圓括號(hào)和漢諾塔。感興趣可以自行百度去了解

原文鏈接：行無忌的成長小屋：如何用JavaScript手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧