JavaScript数据结构——栈的实现与应用

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  在计算机编程中,栈是四种 很常见的数据价值形式,它遵从后进先出(LIFO——Last In First Out)原则,新加带或待删除的元素保地处栈的同一端,称作栈顶,另一端称作栈底。在栈中,新元素时不时靠近栈顶,而旧元素时不时接近栈底。

  让你们 来看看在JavaScript中何如实现栈你这个数据价值形式。

function Stack() {

let items = [];

// 向栈加带新元素 this.push = function (element) { items.push(element); }; // 从栈内弹出三个小 多多元素 this.pop = function () { return items.pop(); }; // 返回栈顶的元素 this.peek = function () { return items[items.length - 1]; }; // 判断栈不是为空 this.isEmpty = function () { return items.length === 0; }; // 返回栈的长度 this.size = function () { return items.length; }; // 清空栈 this.clear = function () { items = []; }; // 打印栈内的所有元素 this.print = function () { console.log(items.toString()); }; }

  你们都歌词 用最简单的法律法律辦法 定义了三个小 多多Stack类。在JavaScript中,你们都歌词 用function来表示三个小 多多类。之后 你们都歌词 在你这个类中定义了其他法律法律辦法 ,用来模拟栈的操作,以及其他辅助法律法律辦法 。代码很简单,看起来一目了然,接下来你们都歌词 尝试写其他测试用例来看看你这个类的其他用法。

let stack = new Stack();
console.log(stack.isEmpty()); // true

stack.push(5);
stack.push(8);
console.log(stack.peek()); // 8

stack.push(11);
console.log(stack.size()); // 3
console.log(stack.isEmpty()); // false

stack.push(15);
stack.pop();
stack.pop();
console.log(stack.size()); // 2
stack.print(); // 5,8

stack.clear();
stack.print(); // 

  返回结果也和预期的一样!你们都歌词 成功地用JavaScript模拟了栈的实现。之后 这里有个小现象,机会你们都歌词 用JavaScript的function来模拟类的行为,之后 在其中声明了三个小 多多私有变量items,之后 你这个类的每个实例后该创建三个小 多多items变量的副本,机会有多个Stack类的实例语句,这显然都不 最佳方案。你们都歌词 尝试用ES6(ECMAScript 6)的语法重写Stack类。

class Stack {
    constructor () {
        this.items = [];
    }

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

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

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

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

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

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

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

  必须太少的改变,你们都歌词 我希望用ES6的僵化 语法将后边的Stack函数转加带了Stack类。类的成员变量必须上放constructor构造函数中来声明。人太好代码看起来更像类了,之后 成员变量items仍然是公有的,你们都歌词 不希望在类的内控 访问items变量而对其中的元素进行操作,机会另三个小 多多会破坏栈你这个数据价值形式的基本价值形式。你们都歌词 还可不还都能否 借用ES6的Symbol来限定变量的作用域。

let _items = Symbol();

class Stack {
    constructor () {
        this[_items] = [];
    }

    push(element) {
        this[_items].push(element);
    }

    pop() {
        return this[_items].pop();
    }

    peek() {
        return this[_items][this[_items].length - 1];
    }

    isEmpty() {
        return this[_items].length === 0;
    }

    size() {
        return this[_items].length;
    }

    clear() {
        this[_items] = [];
    }

    print() {
        console.log(this[_items].toString());
    }
}

  另三个小 多多,你们都歌词 就必须再通过Stack类的实例来访问其内控 成员变量_items了。之后 仍随还可不还都能否 有变通的法律法律辦法 来访问_items:

let stack = new Stack();
let objectSymbols = Object.getOwenPropertySymbols(stack);

  通过Object.getOwenPropertySymbols()法律法律辦法 ,你们都歌词 还可不还都能否 获取到类的实例中的所有Symbols属性,之后 就还可不还都能否 对其进行操作了,必须说来,你这个法律法律辦法 仍然必须完美实现你们都歌词 让你的效果。你们都歌词 还可不还都能否 使用ES6的WeakMap类来确保Stack类的属性是私有的:

const 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() {
        return items.get(this).length === 0;
    }

    size() {
        return items.get(this).length;
    }

    clear() {
        items.set(this, []);
    }

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

  现在,items在Stack类里是真正的私有属性了,之后 ,它是在Stack类的内控 声明的,这就导致 谁都还可不还都能否 对它进行操作,人太好你们都歌词 还可不还都能否 将Stack类和items变量的声明上放闭包中,之后 另三个小 多多却又失去了类四种 的其他价值形式(如扩展类无法继承私有属性)。而是 ,尽管你们都歌词 还可不还都能否 用ES6的新语法来僵化 三个小 多多类的实现,之后 毕竟必须像其它强类型语言一样声明类的私有属性和法律法律辦法 。有其他法律法律辦法 都还可不还都能否 达到相同的效果,但无论是语法还是性能,后该有所有人的优缺点。

let Stack = (function () {
    const 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() {
            return items.get(this).length === 0;
        }

        size() {
            return items.get(this).length;
        }

        clear() {
            items.set(this, []);
        }

        print() {
            console.log(items.get(this).toString());
        }
    }
    return Stack;
})();

  下面你们都歌词 来看看栈在实际编程中的应用。

进制转换算法

  将十进制数字10转加带二进制数字,过程大致如下:

  10 / 2 = 5,余数为0

  5 / 2 = 2,余数为1

  2 / 2 = 1,余数为0

  1 / 2 = 0, 余数为1

  你们都歌词 将上述每一步的余数颠倒顺序排列起来,就得到转换之后 的结果:1010。

  按照你这个逻辑,你们都歌词 实现下面的算法:

function divideBy2(decNumber) {
   let remStack = new Stack();
   let rem, binaryString = '';

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

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

   return binaryString;
}

console.log(divideBy2(233)); // 111030001
console.log(divideBy2(10)); // 1010
console.log(divideBy2(30000)); // 11111030000

  Stack类还可不还都能否 自行引用本文前面定义的任意三个小 多多版本。你们都歌词 将你这个函数再进一步抽象一下,使随还可不还都能否 实现任意进制之间的转换。

function baseConverter(decNumber, base) {
    let remStack = new Stack();
    let rem, baseString = '';
    let digits = '0123456789ABCDEF';

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

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

    return baseString;
}

console.log(baseConverter(233, 2)); // 111030001
console.log(baseConverter(10, 2)); // 1010
console.log(baseConverter(30000, 2)); // 11111030000

console.log(baseConverter(233, 8)); // 351
console.log(baseConverter(10, 8)); // 12
console.log(baseConverter(30000, 8)); // 173000

console.log(baseConverter(233, 16)); // E9
console.log(baseConverter(10, 16)); // A
console.log(baseConverter(30000, 16)); // 3E8

  你们都歌词 定义了三个小 多多变量digits,用来存储各进制转换时每一步的余数所代表的符号。如:二进制转换时余数为0,对应的符号为digits[0],即0;八进制转换时余数为7,对应的符号为digits[7],即7;十六进制转换时余数为11,对应的符号为digits[11],即B。

汉诺塔

  有关汉诺塔的传说和由来,读者还可不还都能否 自行百度。这里三个小 多多多和汉诺塔例如的小故事,还可不还都能否 跟你们都歌词 分享一下。

  1. 三个小 多多多古老的传说,印度的舍罕王(Shirham)打算重赏国际象棋的发明人的故事人和进贡者,宰相西萨·班·达依尔(Sissa Ben Dahir)。这位聪明的大臣的胃口看来何必 大,他跪在国王肩上说:“陛下,请您在这张棋盘的第三个小 多多小格内,赏给我一粒小麦;在第一个小格内给两粒,第三格内给四粒,照另三个小 多多下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下啊,把另三个小 多多摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”。“爱卿。你所求的何必 多啊。”国王说道,心里为另一方对另三个小 多多一件奇妙的发明人的故事所许下的慷慨赏诺不致破费太少而暗喜。“你当然会如愿以偿的。”说着,他令人把一袋麦子拿到宝座前。计数麦粒的工作现在刚开始了。第一格内放一粒,第二格内放两粒,第三格内放四粒,......还没到第二十格,方便袋机会空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王肩上来。之后 ,麦粒数一格接以各地增长得那样太快,更快就还可不还都能否 看出,即便拿来全印度的粮食,国王也兑现不了他对西萨·班·达依尔许下的诺言了,机会这还要有18 446 744 073 709 551 615颗麦粒呀!

  你这个故事人太好是三个小 多多数学级数现象,这位聪明的宰相所要求的麦粒数还可不还都能否 写成数学式子:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 

  推算出来我希望:

  

  其计算结果我希望18 446 744 073 709 551 615,这是三个小 多多相当大的数!机会按照这位宰相的要求,还要全世界在30000年内所生产的全部小麦可不还都能否满足。

  2. 另外三个小 多多故事也是出自印度。在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,安放着三个小 多多黄铜板,板上插着每根宝石针。每根针高约1腕尺,像韭菜叶那样粗细。梵天在创造世界的之后 ,在其中的每根针上从下到上放下了由大到小的64片金片。这我希望所谓的梵塔。不论白天黑夜,都不 三个小 多多值班的僧侣按照梵天不渝的法则,把有有哪些金片在每根针上移来移去:一次必须移一片,之后 该求不管在哪每根针上,小片永远在大片的后边。当所有64片都从梵天创造世界时所放的那根针上移到另外每根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,梵塔、庙宇和众生都将同归于尽。你这个太好我希望你们都歌词 要说的汉诺塔现象,和第三个小 多多故事一样,要把这座梵塔全部64片金片都移到另每根针上,所还要的时间按照数学级数公式计算出来:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 = 264 - 1 = 18 446 744 073 709 551 615

  一年有31 558 000秒,我希望僧侣们每一秒钟移动一次,日夜不停,节假日照常干,也还要将近530000亿年可不还都能否完成!

  好了,现在让你们 来试人太好现汉诺塔的算法。

  为了说明汉诺塔中每三个小 多多小块的移动过程,你们都歌词 先考虑简单其他的情况报告。假设汉诺塔必须三层,借用百度百科的图,移动过程如下:

  一共还要七步。你们都歌词 用代码描述如下:

function hanoi(plates, source, helper, dest, moves = []) {
    if (plates <= 0) {
        return moves;
    }
    if (plates === 1) {
        moves.push([source, dest]);
    } else {
        hanoi(plates - 1, source, dest, helper, moves);
        moves.push([source, dest]);
        hanoi(plates - 1, helper, source, dest, moves);
    }
    return moves;
}

  下面是执行结果:

console.log(hanoi(3, 'source', 'helper', 'dest'));
[
  [ 'source', 'dest' ],
  [ 'source', 'helper' ],
  [ 'dest', 'helper' ],
  [ 'source', 'dest' ],
  [ 'helper', 'source' ],
  [ 'helper', 'dest' ],
  [ 'source', 'dest' ]
]

  还可不还都能否 试着将3改成大其他的数,例如14,你机会得到如下图一样的结果:

  机会你们都歌词 将数改成64呢?就像后边第一个故事里所描述的一样。恐怕要令你失望了!这之后 让你发现你的多多线程 运行无法正确返回结果,甚至会机会超出递归调用的嵌套次数而报错。这是机会移动64层的汉诺塔所还要的步骤是三个小 多多很大的数字,你们都歌词 在前面的故事中机会描述过了。机会真要实现你这个过程,你这个小多多线程 运行恐怕真难做到了。

  搞清楚了汉诺塔的移动过程,你们都歌词 还可不还都能否 将后边的代码进行扩充,把你们都歌词 在前面定义的栈的数据价值形式应用进来,全部的代码如下:

function towerOfHanoi(plates, source, helper, dest, sourceName, helperName, destName, moves = []) {
    if (plates <= 0) {
        return moves;
    }
    if (plates === 1) {
        dest.push(source.pop());
        const move = {};
        move[sourceName] = source.toString();
        move[helperName] = helper.toString();
        move[destName] = dest.toString();
        moves.push(move);
    } else {
        towerOfHanoi(plates - 1, source, dest, helper, sourceName, destName, helperName, moves);
        dest.push(source.pop());
        const move = {};
        move[sourceName] = source.toString();
        move[helperName] = helper.toString();
        move[destName] = dest.toString();
        moves.push(move);
        towerOfHanoi(plates - 1, helper, source, dest, helperName, sourceName, destName, moves);
    }
    return moves;
}

function hanoiStack(plates) {
    const source = new Stack();
    const dest = new Stack();
    const helper = new Stack();

    for (let i = plates; i > 0; i--) {
        source.push(i);
    }

    return towerOfHanoi(plates, source, helper, dest, 'source', 'helper', 'dest');
}

  你们都歌词 定义了三个小 多多栈,用来表示汉诺塔中的三个小 多多针塔,之后 按照函数hanoi()中相同的逻辑来移动你这个个多 多多栈中的元素。当plates的数量为3时,执行结果如下:

[
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    dest: '[object Object]',
    helper: '[object Object]'
  },
  {
    dest: '[object Object]',
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]',
    source: '[object Object]'
  },
  {
    helper: '[object Object]',
    source: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  }
]

   栈的应用在实际编程中非常普遍,下一章你们都歌词 来看看另四种 数据价值形式:队列。