## JavaScript實現棧結構（Stack） ### 一、前言 #### 1.1.什麼是資料結構？ 資料結構就是在計算機中，儲存和組織資料的方式。 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：新書怎麼插入？ * 操作二：怎麼找到某本指定的書？ **常見的資料結構：** * **陣列**（Aarray） * **棧**（Stack） * **連結串列**（Linked List） * **圖**（Graph） * **散列表**（Hash） * **佇列**（Queue） * **樹**（Tree） * **堆**（Heap） **注意**：資料結構與演算法與語言無關，常見的程式語言都有**直接或間接**的使用上述常見的資料結構。 #### 1.2.什麼是演算法？ 演算法（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； * 一定在有限步驟之後終止； 演算法通俗理解：解決問題的辦法/步驟邏輯。資料結構的實現，離不開演算法。 ### 二、棧結構（Stack） #### 2.1.簡介 陣列是一個線性結構，並且可以在陣列的**任意位置**插入和刪除元素。而**棧和佇列**就是比較常見的**受限的線性結構**。如下圖所示：  棧的特點為**先進後出，後進先出**（LIFO：last in first out）。 **程式中的棧結構：** * **函式呼叫棧**：A（B（C（D（））））：即A函式中呼叫B，B呼叫C，C呼叫D；在A執行的過程中會將A壓入棧，隨後B執行時B也被壓入棧，函式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）；函式D執行完之後，會彈出棧被釋放，彈出棧的順序為D->C->B->A; * **遞迴**：為什麼沒有停止條件的遞迴會造成棧溢位？比如函式A為遞迴函式，不斷地呼叫自己（因為函式還沒有執行完，不會把函式彈出棧），不停地把相同的函式A壓入棧，最後造成**棧溢位**（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，之後應該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）：新增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（）：如果棧裡沒有任何元素就返回true，否則返回false； * size（）：返回棧裡的元素個數。這個方法和陣列的length屬性類似； * toString（）：將棧結構的內容以字串的形式返回。 #### 2.2.封裝棧類 **程式碼實現：** ``` // 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)：給物件新增方法，其他物件不能複用 // this.push = () => { // } //方式二(推薦)：給Stack類新增方法，能夠多物件複用 Stack.prototype.push = function(element) { // 利用陣列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 = () => { // 利用陣列item的pop方法實現Stack類的pop方法 return this.items.pop() } // 3.peek():檢視一下棧頂元素 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物件的length，Stack類沒有length屬性啊)，而是 Stack類中定義的陣列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():以字串形式輸出棧內資料 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 } } ``` **測試程式碼：** ``` // 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式： ``` //簡單應用： //封裝函式：將十進位制轉成二進位制(十轉二的運算最後倒敘取餘的特點符合棧'先進後出') let dec2bin = decNumber => { //1.定義一個棧物件，儲存餘數 var stack = new Stack() // 2.迴圈操作 while(decNumber > 0){ // 2.1.獲取餘數並放入棧中 stack.push(decNumber % 2) // 2.2.獲取整除後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; } //測試程式碼 console.log(dec2bin(10)); //103 console.log(dec2bin(100)); //104 console.log(dec2bin(1000)); //105 ``` **測試結果：** ![image-20200305205547226](https://gitee.com/ahuntsun/BlogImgs/raw/master/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E6%A0%88