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javascript实现Stack(栈)数据结构

article 2024/9/19 18:43:13

上一篇文章我们理解了List这种数据结构，知道了它的特点和一些使用场景，这篇文章我们就来看一下栈这种数据结构，这里的栈可不是客栈哦，哈哈

栈其实和List非常像，使用javascript实现都是基于数组来实现

尝试理解Stack

1.栈只能在栈顶进行入栈和出栈（我们可以尝试把栈想象成一个瓶子，瓶子只有一个瓶口，所有的东西都只能从瓶口塞进去，丛瓶口拿出来）
2. 栈是一种后进先出的数据结构（LIFO，last-in-first-out）（最后塞进瓶子的东西一定最先从瓶子里面拿出来）
3. 栈也有自己的属性和方法（瓶子里面可以塞很多东西，我们也可以取出瓶子里的东西，或清空整个瓶子）

代码实现

function Stack () {
  // 当前栈的数据
  this.data = [];
  // 栈顶位置
  this.top = 0
  // 向栈中压入一个元素
  this.push = function (elem) {
    this.data[this.top++] = elem
  }
  // 从栈中弹出(删除)栈顶元素并返回
  this.pop = function() {
    return this.data[--this.top]
  }
  // 仅返回栈顶元素，不删除
  this.peek = function() {
    return this.data[this.top-1]
  }
  // 返回栈中的元素个数
  this.length = function() {
    return this.top
  }
  // 清空栈
  this.clear = function() {
    this.top = 0
  }
}

测试一下

const s = new Stack();
s.push("David");
s.push("Raymond");
s.push("Bryan");
console.log('当前栈长度length:', s.length());
console.log('当前栈顶元素为：', s.peek());

const popped = s.pop()
console.log('被弹出的栈顶元素为:', popped);
console.log('当前栈顶元素为：', s.peek());
s.push("Cynthia");
console.log('当前栈顶元素为：', s.peek());
s.clear()
console.log('执行了清空栈');
console.log('当前栈长度length:', s.length());
console.log('当前栈顶元素为：', s.peek());
s.push("Clayton");
console.log('当前栈顶元素为：', s.peek());

测试结果：
在这里插入图片描述

实际应用

进制转换

/**
 * 进制转换
 * @param num 
 * @param base 
 */
function mulBase(num, base) {
  const s = new Stack()
  do {
    s.push(num%base)
    num = Math.floor(num/base)
  } while (num > 0)

  let converted = ''
  while(s.length() > 0) {
    converted += s.pop()
  }
  return converted
}
console.log('将10转换为二进制：', mulBase(10, 2))
console.log('将32转换为二进制：', mulBase(32, 2))
console.log('将125转换为八进制：', mulBase(125, 8))

在这里插入图片描述
2. 判断回文字符串

/**
 * 判断一个字符串是否回文字符串
 * @param word 需要判断的字符串
 */
function isPalindrome(word) {
  const s = new Stack()
  for(let i = 0; i < word.length; i ++) {
    s.push(word[i])
  }

  let rword = ''
  while(s.length() > 0) {
    rword += s.pop()
  }
  if(word === rword) return true
  return false
}
const word = "hello";
if (isPalindrome(word)) {
  console.log(word + " 是回文字符串");
}
else {
  console.log(word + " 不是回文字符串");
}

const word1 = "racecar"
if (isPalindrome(word1)) {
  console.log(word1 + " 是回文字符串");
}
else {
  console.log(word1 + " 不是回文字符串");
}

在这里插入图片描述
3. 模拟递归过程，阶乘函数

/**
 * 使用栈模拟递归过程，返回n的阶乘 n!
 * @param n 
 * @returns 
 */
function fact(n) {
  const s = new Stack()
  while (n > 1) {
    s.push(n--)
  }

  let product = 1
  while(s.length() > 0) {
    product *= s.pop()
  }
  return product
}
console.log('5的阶乘为：', fact(5))

表达式括号匹配问题

/**
 * 计算某个表达式中的括号是否匹配
 * @param str 表达式
 * @returns 匹配情况
 */
function isMatch (str) {
  const match = {
    match: true,
    position: -1
  }
  const left = new Stack()
  const right = new Stack()
  const ml = ['(', '[', '{']
  const mr = [ ')', ']', '}']
  for (let i = 0; i < str.length; i ++) {
    if (ml.includes(str[i])) {
      left.push({
        value: str[i],
        position: i
      })
    }
    if (mr.includes(str[i])) {
      right.push({
        value: str[i],
        position: i
      })
    }
  }

  while (left.length() || right.length()) {
    const l = left.pop()
    const r = right.pop()
    let index
    if (l) index = ml.findIndex((item) => item === l.value)
    else index = mr.findIndex((item) => item === r.value)
    if (mr[index] !== r?.value || ml[index] !== l?.value) {
      match.match = false
      match.position = l ? l.position : r.positon
      return match
    }
  }

  return match
}

const string = '2.3 + 23/12 + (3.14159 * 0.24'
if (!isMatch(string).match) {
  console.log(`表达式${string}括号不匹配，不匹配位置为：`, isMatch(string).position)
} else {
  console.log(`表达式${string}括号匹配成功`)
}
const string1 = '({ab}(c)ccc['
if (!isMatch(string1).match) {
  console.log(`表达式${string1}括号不匹配，不匹配位置为：`, isMatch(string1).position)
} else {
  console.log(`表达式${string1}括号匹配成功`)
}