JavaScript数据结构——栈的实现与应用

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  在计算机编程中,栈是并也有很常见的数据底部形态,它遵从后进先出(LIFO——Last In First Out)原则,新换成或待删除的元素保位于栈的同一端,称作栈顶,另一端称作栈底。在栈中,新元素经常靠近栈顶,而旧元素经常接近栈底。

  让有人有人来看看在JavaScript中怎样才能实现栈一种数据底部形态。

function Stack() {

let items = [];

// 向栈换成新元素 this.push = function (element) { items.push(element); }; // 从栈内弹出另1个元素 this.pop = function () { return items.pop(); }; // 返回栈顶的元素 this.peek = function () { return items[items.length - 1]; }; // 判断栈算不算为空 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()); }; }

  有人有人用最简单的土法律法律法律依据定义了另1个Stack类。在JavaScript中,有人有人用function来表示另1个类。而且有人有人在一种类中定义了其他土法律法律法律依据,用来模拟栈的操作,以及其他辅助土法律法律法律依据。代码很简单,看起来一目了然,接下来有人有人尝试写其他测试用例来看看一种类的其他用法。

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!有人有人成功地用JavaScript模拟了栈的实现。而且这里有个小问題报告 ,将会有人有人用JavaScript的function来模拟类的行为,而且在其中声明了另1个私有变量items,而且一种类的每个实例也有创建另1个items变量的副本,将会有多个Stack类的实例话语,这显然也有最佳方案。有人有人尝试用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());
    }
}

  不能自己 越多的改变,有人有人好多好多 用ES6的繁杂语法将顶端的Stack函数转换成了Stack类。类的成员变量不需要 倒进constructor构造函数中来声明。实在代码看起来更像类了,而且成员变量items仍然是公有的,有人有人不希望在类的外部访问items变量而对其中的元素进行操作,将会那我会破坏栈一种数据底部形态的基本底部形态。有人有人还前要借用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());
    }
}

  那我,有人有人就不需要 再通过Stack类的实例来访问其外部成员变量_items了。而且仍然还前要有变通的土法律法律法律依据来访问_items:

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

  通过Object.getOwenPropertySymbols()土法律法律法律依据,有人有人还前要获取到类的实例中的所有Symbols属性,而且就还前要对其进行操作了,不能自己 说来,一种土法律法律法律依据仍然不需要 完美实现有人有人你能不能 的效果。有人有人还前要使用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,而且,它是在Stack类的外部声明的,这就是因为谁都还前要对它进行操作,实在有人有人还前要将Stack类和items变量的声明倒进闭包中,而且那我却又被抛弃了类并也有的其他底部形态(如扩展类无法继承私有属性)。好多好多 ,尽管有人有人还前要用ES6的新语法来繁杂另1个类的实现,而且毕竟不需要 像其它强类型语言一样声明类的私有属性和土法律法律法律依据。有其他土法律法律法律依据都还前要达到相同的效果,但无论是语法还是性能,也有有每每个人的优缺点。

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;
})();

  下面有人有人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转换成二进制数字,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

  有人有人将上述每一步的余数颠倒顺序排列起来,就得到转换以前的结果:1010。

  按照一种逻辑,有人有人实现下面的算法:

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类还前要自行引用本文前面定义的任意另1个版本。有人有人将一种函数再进一步抽象一下,使之还前要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

  有人有人定义了另1个变量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,读者还前要自行百度。这里另1个和汉诺塔相似的小故事,还前要跟有人有人分享一下。

  1. 另1个古老的传说,印度的舍罕王(Shirham)打算重赏国际象棋的造出人人和进贡者,宰相西萨·班·达依尔(Sissa Ben Dahir)。这位聪明的大臣的胃口看来无须大,他跪在国王身前说:“陛下,请您在这张棋盘的第另1个小格内,赏给我一粒小麦;在第八个小格内给两粒,第三格内给四粒,照那我下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下啊,把那我摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”。“爱卿。你所求的无须多啊。”国王说道,心里为每每个人对那我一件奇妙的造出人所许下的慷慨赏诺不致破费越多而暗喜。“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日后刚开始了。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,塑料方便袋将会空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王身前来。而且,麦粒数一格接以各地增长得那样越快,快一点 就还前要看出,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,将会这前要有18 446 744 073 709 551 615颗麦粒呀!

  一种故事实在是另1个数学级数问題报告 ,这位聪明的宰相所要求的麦粒数还前要写成数学式子:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 

  推算出来好多好多 :

  

  其计算结果好多好多 18 446 744 073 709 551 615,这是另1个相当大的数!将会按照这位宰相的要求,前要全世界在30000年内所生产的全版小麦不需要 满足。

  2. 另外另1个故事也是出自印度。在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,安放着另1个黄铜板,板上插着十根宝石针。十根针高约1腕尺,像韭菜叶那样粗细。梵天在创造世界的以前,在其中的十根针上从下到装进 去下了由大到小的64片金片。这好多好多 所谓的梵塔。不论白天黑夜,也有另1个值班的僧侣按照梵天不渝的法则,把那此金片在十根针上移来移去:一次不需要 移一片,而且要求不管在哪十根针上,小片永远在大片的顶端。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十根针上时,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。这实在好多好多 有人有人要说的汉诺塔问題报告 ,和第另1个故事一样,要把这座梵塔全版64片金片都移到另十根针上,所前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,若果僧侣们每一秒钟移动一次,日夜不停,节假日照常干,也前要将近530000亿年不需要 完成!

  好了,现在让有人有人来试实在现汉诺塔的算法。

  为了说明汉诺塔中每另1个小块的移动过程,有人有人先考虑简单其他的清况 。假设汉诺塔不需要 三层,借用百度百科的图,移动过程如下:

  一共前要七步。有人有人用代码描述如下:

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' ]
]

  还前要试着将3改成大其他的数,相似14,你将会得到如下图一样的结果:

  将会有人有人将数改成64呢?就像顶端第八个故事里所描述的一样。恐怕要令你失望了!这以前让我发现你的守护进程无法正确返回结果,甚至会将会超出递归调用的嵌套次数而报错。这是将会移动64层的汉诺塔所前要的步骤是另1个很大的数字,有人有人在前面的故事中将会描述过了。将会真要实现一种过程,一种小守护进程恐怕不能自己做到了。

  搞清楚了汉诺塔的移动过程,有人有人还前要将顶端的代码进行扩充,把有人有人在前面定义的栈的数据底部形态应用进来,全版的代码如下:

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');
}

  有人有人定义了另1个栈,用来表示汉诺塔中的另1个针塔,而且按照函数hanoi()中相同的逻辑来移动一种个栈中的元素。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,下一章有人有人来看看另并也有数据底部形态:队列。