JS資料結構學習：棧
棧的定義
什麼是棧？棧是一種遵循後進先出原則的有序集合，新新增的或者待刪除的元素都儲存在棧的同一端，稱為棧頂，另一端稱為棧底，在棧裡，新元素靠近棧頂，舊元素靠近棧底，用個圖來看大概這樣式的：
用一個更形象的例子來說明：上網的時候，每點選一個超連結，瀏覽器都會開啟一個新的頁面，並且壓入到一個訪問歷史棧中，你可以不斷的點選開啟新的頁面，但總是可以通過回退重新訪問以前的頁面，從瀏覽器的訪問歷史棧中彈出歷史網頁地址，從棧頂彈出，總是最新的最先彈出
棧的建立
首先建立一個類用來表示棧，接著宣告一個數組用來儲存棧裡的元素：
function Stack() {
let items = []
// 方法宣告
}
建立好棧之後，需要為棧宣告一些方法，棧一般會包含以下幾個方法：
- push(): 新增新元素到棧頂
- 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
- isEmpty(): 如果棧裡沒有任何元素就返回true，否則返回false
- clear(): 移除棧裡的所有元素
- size(): 返回棧裡的元素個數
具體實現：
function Stack() {
let items = []
// 新增元素到棧頂，也就是棧的末尾
this.push = function (element) {
items.push(element)
}
// 棧的後進先出原則，從棧頂出棧
this.pop = function () {
return items.pop()
}
// 檢視棧頂的元素，訪問陣列最後一個元素
this.peek = function () {
return items[items.length - 1]
}
// 檢查棧是否為空
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0
}
// 返回棧的長度，棧的長度就是陣列的長度
this.size = function () {
return items.length
}
// 清空棧
this.clear = function () {
items = []
}
// 列印棧元素
this.print = function () {
console.log(items.toString())
}
}
棧的使用
現在我們來看如何使用棧：
let stack = new Stack() stack.push(1) stack.push(2) stack.push(3) console.log(stack.peek()) // 3 console.log(stack.isEmpty()) // false console.log(stack.size()) // 3
先向棧中加入三個元素1，2，3，接下來用一張圖來看一下入棧的過程：
入棧過程都是在棧頂依次入棧，接著呼叫peek方法返回棧頂元素3，isEmpty返回false，size返回棧的長度3，然後在繼續呼叫pop來看看出棧的過程：
stack.pop() stack.print() // 1,2
出棧也是和入棧相同，都是從棧頂開始出棧，保證棧的後入先出原則
es6宣告Stack類
上面建立了一個Stack函式來充當類，並且在裡面聲明瞭一個私有變數，但是在es6裡面是有類的語法的，可以直接用es6新語法來宣告，程式碼大概是這樣事的：
class Stack {
constructor () {
this.items = []
}
push (element) {
this.items.push(element)
}
pop () {
return this.items.pop()
}
peek () {
return this.items[items.length - 1]
}
isEmpty () {
return this.items.length == 0
}
size () {
return this.items.length
}
clear () {
this.items = []
}
print () {
console.log(this.items.toString())
}
}
let stack = new Stack()
stack.push(1)
console.log(stack.isEmpty())
stack.print()
看起來似乎不錯，比之前要簡單，關鍵是看起來更加合理，使用的是類的語法，呼叫也沒有什麼問題，但是如果這麼執行呢？
console.log(stack.items)
會發現一個問題，在stack類外面可以直接訪問類裡面的屬性，按照設計items應該是Stack類的私有屬性才對，就像之前Stack函式裡面的私有變數，是不能在外部訪問的，如何才能將items變成私有屬性呢？應該會有和我一樣想法的人，使用閉包，在閉包裡面裡面定義私有屬性，然後再將stack類返回回來，程式碼實現大概是這樣的：
let Stack = (function () {
let items = new WeakMap()
class Stack {
constructor () {
items.set(this, [])
}
push (element) {
let s = items.get(this)
s.push(element)
}
pop () {
let s = items.get(this)
return s.pop()
}
peek () {
let s = items.get(this)
return s[s.length - 1]
}
isEmpty () {
let s = items.get(this)
return s.length == 0
}
size () {
let s = items.get(this)
return s.length
}
clear () {
let s = items.get(this)
s = []
}
print () {
let s = items.get(this)
console.log(s.toString())
}
}
return Stack
})()
可能有人會問為什麼這裡要把items定義成一個WeakMap物件，先簡單介紹一下WeakMap物件的用法，WeakMap物件是一對鍵/值對的集合，其鍵必須是物件，值可以是任意的，定義成WeakMap就是為了將items屬性變成私有屬性，在外部呼叫Stack物件的時候無法訪問到items屬性。
棧的應用
前面介紹了那麼多棧相關的知識，最後也是介紹棧的應用場景的時候了，棧的實際應用非常廣泛，例如用來儲存訪問過的任務或路徑、撤銷的操作。為了有一個更直觀的應用瞭解，下面會介紹如何用來解決計算機中的進位制轉換問題，將10進位制轉換為其他進位制數，可能不少人已經忘了如何進行進位制轉換了，下面先來看一個簡單的10進位制轉2進位制的過程:
上面的圖中展示將一個10進位制8轉化為2進位制數的過程，接下來看看用棧是如何實現的：
function conver(num, radix) {
let stack = new Stack()
let binaryString = ''
let digits = '0123456789ABCDEF'
while (num > 0) {
stack.push(num % radix)
num = parseInt(num / radix)
}
while (!stack.isEmpty()) {
binaryString += digits[stack.pop()]
}
console.log(binaryString)
}
conver(8, 2) // 1000
總結
這篇文章主要對棧做了簡單介紹，動手實踐了棧的實現，以及用棧實現了一個簡單進位制轉換的功能。如果有錯誤或不嚴謹的地方，歡迎批評指正，如果喜歡，歡迎點贊。