JavaScript数据结构——栈的实现与应用

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  在计算机编程中,栈是并就有很常见的数据社会形态,它遵从后进先出(LIFO——Last In First Out)原则,新再加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,新元素一个劲靠近栈顶,而旧元素一个劲接近栈底。

  让亲戚亲戚没越来越人来看看在JavaScript中如可实现栈并就有数据社会形态。

function Stack() {

let items = [];

// 向栈再加新元素 this.push = function (element) { items.push(element); }; // 从栈内弹出三个白元素 this.pop = function () { return items.pop(); }; // 返回栈顶的元素 this.peek = function () { return items[items.length - 1]; }; // 判断栈是是是否是是为空 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()); }; }

  亲戚亲戚没越来越人用最简单的方式定义了三个白Stack类。在JavaScript中,亲戚亲戚没越来越人用function来表示三个白类。而且 亲戚亲戚没越来越人在并就有类中定义了其他方式,用来模拟栈的操作,以及其他辅助方式。代码很简单,看起来一目了然,接下来亲戚亲戚没越来越人尝试写其他测试用例来看看并就有类的其他用法。

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!亲戚亲戚没越来越人成功地用JavaScript模拟了栈的实现。而且 这里有个小问题,然后亲戚亲戚没越来越人用JavaScript的function来模拟类的行为,而且 在其中声明了三个白私有变量items,而且 并就有类的每个实例就有创建三个白items变量的副本,然后有多个Stack类的实例话语,这显然就有 最佳方案。亲戚亲戚没越来越人尝试用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());
    }
}

  太难 越多的改变,亲戚亲戚没越来越人可是用ES6的僵化 语法将中间的Stack函数转再加了Stack类。类的成员变量只能倒入constructor构造函数中来声明。我确实代码看起来更像类了,而且 成员变量items仍然是公有的,亲戚亲戚没越来越人不希望在类的內部访问items变量而对其中的元素进行操作,然后从就有破坏栈并就有数据社会形态的基本社会形态。亲戚亲戚没越来越人可不能能 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());
    }
}

  从前,亲戚亲戚没越来越人就只能再通过Stack类的实例来访问其內部成员变量_items了。而且 仍而且能 有变通的方式来访问_items:

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

  通过Object.getOwenPropertySymbols()方式,亲戚亲戚没越来越人可不能能 获取到类的实例中的所有Symbols属性,而且 就可不能能 对其进行操作了,太难 说来,并就有方式仍然只能完美实现亲戚亲戚没越来越人让你的效果。亲戚亲戚没越来越人可不能能 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类的內部声明的,这就导致 谁都可不能能 对它进行操作,我确实亲戚亲戚没越来越人可不能能 将Stack类和items变量的声明倒入闭包中,而且 从前却又被抛弃了类并就有的其他社会形态(如扩展类无法继承私有属性)。什么都有,尽管亲戚亲戚没越来越人可不能能 用ES6的新语法来僵化 三个白类的实现,而且 毕竟只能像其它强类型语言一样声明类的私有属性和方式。有其他方式都可不能能 达到相同的效果,但无论是语法还是性能,就有有本人 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;
})();

  下面亲戚亲戚没越来越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转再加二进制数字,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

  亲戚亲戚没越来越人将上述每一步的余数颠倒顺序排列起来,就得到转换然后的结果:1010。

  按照并就有逻辑,亲戚亲戚没越来越人实现下面的算法:

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)); // 11102001
console.log(divideBy2(10)); // 1010
console.log(divideBy2(2000)); // 1111102000

  Stack类可不能能 自行引用本文前面定义的任意三个白版本。亲戚亲戚没越来越人将并就有函数再进一步抽象一下,使然后 能 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)); // 11102001
console.log(baseConverter(10, 2)); // 1010
console.log(baseConverter(2000, 2)); // 1111102000

console.log(baseConverter(233, 8)); // 351
console.log(baseConverter(10, 8)); // 12
console.log(baseConverter(2000, 8)); // 17200

console.log(baseConverter(233, 16)); // E9
console.log(baseConverter(10, 16)); // A
console.log(baseConverter(2000, 16)); // 3E8

  亲戚亲戚没越来越人定义了三个白变量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,读者可不能能 自行百度。这里三个白和汉诺塔这些于的小故事,可不能能 跟亲戚亲戚没越来越人分享一下。

  1. 三个白古老的传说,印度的舍罕王(Shirham)打算重赏国际象棋的发明家 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好的反义词大,他跪在国王头上说:“陛下,请您在这张棋盘的第三个白小格内,赏给我一粒小麦;在第三个白小格内给两粒,第三格内给四粒,照从前下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下啊,把从前摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”。“爱卿。你所求的好的反义词多啊。”国王说道,心里为本人 对从前一件奇妙的发明家 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然后刚开始了。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,皮袋 然后空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王头上来。而且 ,麦粒数一格接以各地增长得那样越来太快了 了 ,太快了 了 就可不能能 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,然后这需用有18 446 744 073 709 551 615颗麦粒呀!

  并就有故事我我确实是三个白数学级数问题,这位聪明的宰相所要求的麦粒数可不能能 写成数学式子:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 

  推算出来可是:

  

  其计算结果可是18 446 744 073 709 551 615,这是三个白相当大的数!然后按照这位宰相的要求,需用全世界在2000年内所生产的全版小麦可不能能满足。

  2. 另外三个白故事也是出自印度。在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,安放着三个白黄铜板,板上插着一条宝石针。一条针高约1腕尺,像韭菜叶那样粗细。梵天在创造世界的然后,在其中的一条针上从下到放上下了由大到小的64片金片。这可是所谓的梵塔。不论白天黑夜,就有 三个白值班的僧侣按照梵天不渝的法则,把有有哪些金片在一条针上移来移去:一次只能移一片,而且 要求不管在哪一条针上,小片永远在大片的中间。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一条针上时,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。这我我确实可是亲戚亲戚没越来越人要说的汉诺塔问题,和第三个白故事一样,要把这座梵塔全版64片金片都移到另一条针上,所需用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,而且僧侣们每一秒钟移动一次,日夜不停,节假日照常干,也需用将近52000亿年可不能能完成!

  好了,现在让亲戚亲戚没越来越人来试我我确实现汉诺塔的算法。

  为了说明汉诺塔中每三个白小块的移动过程,亲戚亲戚没越来越人先考虑简单其他的状况。假设汉诺塔只能三层,借用百度百科的图,移动过程如下:

  一共需用七步。亲戚亲戚没越来越人用代码描述如下:

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' ]
]

  可不能能 试着将3改成大其他的数,这些于14,你然后得到如下图一样的结果:

  然后亲戚亲戚没越来越人将数改成64呢?就像中间第三个白故事里所描述的一样。恐怕要令你失望了!这然后让你发现你的多线程 池池无法正确返回结果,甚至会然后超出递归调用的嵌套次数而报错。这是然后移动64层的汉诺塔所需用的步骤是三个白很大的数字,亲戚亲戚没越来越人在前面的故事中然后描述过了。然后真要实现并就有过程,并就有小多线程 池池恐怕太难做到了。

  搞清楚了汉诺塔的移动过程,亲戚亲戚没越来越人可不能能 将中间的代码进行扩充,把亲戚亲戚没越来越人在前面定义的栈的数据社会形态应用进来,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');
}

  亲戚亲戚没越来越人定义了三个白栈,用来表示汉诺塔中的三个白针塔,而且 按照函数hanoi()中相同的逻辑来移动这三个白栈中的元素。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,下一章亲戚亲戚没越来越人来看看另并就有数据社会形态:队列。