兩種類似數組的數據結構，在添加和刪除元素時更為可控，他們就是棧和隊列

棧是一種遵從后進先出（LIFO）原則的有序集合。新添加或待刪除的元素都保存在棧的同一端，稱作棧頂，另一端就叫棧底。在棧里，新元素都靠近棧頂，舊元素都接近棧底。

被用在編程語言的編譯器和內存中保存變量、方法調用等，也被用于瀏覽器歷史記錄（瀏覽器的返回按鈕）。

創建一個基于數組的棧

創建一個類來表示棧，利用數組來保存棧里的元素

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

數組允許我們在任何位置添加或刪除元素，由于棧遵循 LIFO 原則，所以需要對元素的添加和刪除做一些限制，接下來為棧聲明一些方法

• push() : 添加新元素到棧頂
• 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() : 如果棧里沒有任何元素返回 true, 否則返回 false
• clear() : 移除棧里所有的元素
• size() : 返回棧里的元素個數

向棧添加元素，首先實現 push() ,向棧里添加新元素，該方法只添加元素到棧頂，可以這樣寫

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

從棧移除元素，實現 pop() 方法，移除棧里的元素，棧遵循 LIFO 原則，移除的是最后添加進去的元素

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

限制為 push 和 pop 方法添加和刪除棧中元素，這樣棧就自然遵循了 LIFO 原則

查看棧頂元素，想知道棧里最后添加的元素是什么，可以用 peek 方法，該方法將返回棧頂的元素

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

檢查棧是否為空，實現 isEmpty，如果棧為空的話將返回 true，否則就返回 false

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

實現棧的長度

size() {return this.items.length }

清空棧元素，實現 clear 方法，移除棧里所有的元素

clear() {this.items = [] }

以上實現了一個棧

使用 Stack 類

在深入了解棧的應用前，先來了解如何使用 Stack 類。首先需要初始化 Stack 類，然后驗證一下棧是否為空（輸出是 true，因為還沒有往棧里添加元素）

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

接下來，往棧里添加一些元素

stack.push(5) stack.push(8)

調用 peek 方法（）,返回棧頂的元素

console.log(stack.peek()) //8

再添加一個元素

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

繼續添加元素

stack.push(15)

下圖描繪了我們對棧的操作，以及棧的當前狀態

調用兩次 pop 方法從棧里移除兩個元素

stack.pop() stack.pop() console.log(stack.size()) //2

在兩次調用 pop 方法前，我們的棧里有四個元素。調用兩次后，現在棧里僅剩下 5 和 8 了,下圖描繪了這個執行過程

創建一個基于對象的 Stack 類

使用數組來存儲元素，在處理大量數據時，需評估如何操作數據是最高效的，使用數組時，大部分方法的時間復雜度是 O(n) ，我們需要迭代整個數組直到找到要找的那個元素，在最壞的情況下需要迭代數組的所有位置，其中的 n 代表數組的長度。如果數組有更多元素的話，所需的時間會更長。另外，數組是元素的一個有序集合，為了保證元素排列有序，它會占用更多的內存空間。

如果我們能直接獲取元素，占用較少的內存空間，并且仍然保證所有元素按照我們的需要排列，那不是更好嗎？對于使用 JavaScript 語言實現棧數據結構的場景，我們也可以使用一個JavaScript 對象來存儲所有的棧元素，保證它們的順序并且遵循 LIFO 原則。我們來看看如何實現這樣的行為。

首先聲明一個 stack 類

class Stack {constructor() {this.count = 0 //記錄棧的大小this.items = {}} }

向棧中插入元素，因為使用的是對象， 所以 push 方法只允許我們一次插入一個元素

push(element) {this.items[this.count] = elementthis.count++ }

對象是鍵值對的集合，所以要向棧中添加元素，可以使用 count 變量作為 items 對象的鍵名，插入的元素則是它的值。在向棧插入元素后，我們遞增 count 變量。

使用 Stack 類，插入元素 5，8

const stack = new Stack() stack.push(5) stack.push(8)

查看 stack

驗證一個棧是否為空, count 屬性也表示棧的大小，因此，我們可以簡單地返回 count 屬性的值來實現 size 方法

size() {return this.count }

驗證棧是否為空

isEmpty() {return this.count === 0 }

從棧中彈出元素，對象中沒有直接用的 api ，所以手動實現

pop() {if (this.isEmpty()) {return undefined}this.count--const result = this.items[this.count]delete this.items[this.count]return result }

首先，我們需要檢驗棧是否為空。如果為空，就返回 undefined。如果棧不為空的話，我們會將 count 屬性減 1，并保存棧頂的值，以便在刪除它之后將它返回。

stack.pop() //8

模擬 pop 操作, 要訪問到棧頂的元素（即最后添加的元素 8），我們需要訪問鍵值為 1 的位置。因此我們將 count 變量從 2 減為 1。這樣就可以訪問 items[1]，刪除它，并將它的值返回了。

查看棧頂的元素

peek() {if (this.isEmpty()) {return undefined}return this.items[this.count -1] }

清空該棧，只需要將它的值復原為構造函數中使用的值即可

clear() {this.items = {}this.count = 0 }

創建 toString 方法

在數組版本中，我們不需要關心 toString 方法的實現，因為數據結構可以直接使用數組已經提供的 toString 方法。對于使用對象的版本，我們將創建一個 toString 方法來像數組一樣打印出棧的內容。

toString() {if (this.isEmpty()) {return ''}let objString = `${this.items[0]}`for (let i = 1; i < this.count; i++) {objString = `${objString}, ${this.items[i]}`}return objString }

如果棧是空的，我們只需返回一個空字符串即可。如果它不是空的，就需要用它底部的第一個元素作為字符串的初始值，然后迭代整個棧的鍵，一直到棧頂，添加一個逗號以及下一個元素如果棧只包含一個元素，for循環不會執行

除了 toString 方法，我們創建的其他方法的復雜度均為 O(1)，代表我們可以直接找到目標元素并對其進行操作（push、 pop 或 peek）。

保護數據結構內部元素

在創建別的開發者也可以使用的數據結構或對象時，我們希望保護內部的元素，只有我們暴露出的方法才能修改內部結構，對于 Stack 類來說，要確保元素只會被添加到棧頂，而不是棧底或其他任意位置（比如棧的中間）。

使用 WeakMap 實現類

WeakMap 可以存儲鍵值對，其中鍵是對象，值可以是任意數據類型,如果用 WeakMap 來存儲 items 屬性（數組版本）， Stack 類就是這樣的：

const items = new WeakMap() //聲明一個 WeakMap 類型的變量 itemsclass Stack {constructor() {items.set(this, []) //以 this（Stack 類自己的引用）為鍵，把代表棧的數組存入 items。}push(element) {//從 WeakMap 中取出值，即以 this 為鍵（行{2}設置的）從 items 中取值。const s = items.get(this)s.push(element)}pop() {const s = items.get(this)const r = s.pop()return r} }

items 在 Stack 類里是真正的私有屬性

ECMAScript 類屬性提案（易讀性更好）

class Stack {#count = 0#items = 0//方法 }

用棧解決問題

如何解決十進制轉二進制問題，以及任意進制轉換的算法。

從十進制到二進制

該十進制數除以 2（二進制是滿二進一）并對商取整，直到結果是 0 為止。舉個例子，把十進制的數 10 轉化成二進制的數字，過程大概是如下這樣。

function decimalToBinary(decNumber) {const remStack = new Stack()let number = decNumberlet rem let binaryString = ''while (number > 0) {rem = Math.floor(number % 2) //js 不區分整數和浮點數，使用 Math.floor 返回整數部分，得到余數remStack.push(rem) //放入棧里number = Math.floor(number / 2) //繼續除以2，直到結果等于0時，才會停止 }while (!remStack.isEmpty()) {binaryString += remStack.pop().toString() //用 pop 方法把棧中的元素都移除，把出棧的元素連接成字符串}return binaryString }

測試

console.log(decimalToBinary(233)) //11101001 console.log(decimalToBinary(10)) //1010 console.log(decimalToBinary(1000)) //1111101000

進制轉換算法

修改上面的算法，使之能把十進制轉換成基數為 2～36 的任意進制。除了把十進制數除以 2 轉成二進制數，還可以傳入其他任意進制的基數為參數，就像下面的算法這樣。

function baseConverter(decNumber, base) {const remStack = new Stack()const digits = '0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'let number = decNumberlet remlet baseString = ''if (!(base >= 2 && base <= 36)) {return ''}while (number > 0) {rem = Math.floor(number % base)remStack.push(rem)number = Math.floor(number / base)}while (!remStack.isEmpty()) {baseString += digits[remStack.pop()]}return baseString }console.log(baseConverter(100345, 2)); // 11000011111111001 console.log(baseConverter(100345, 8)); // 303771 console.log(baseConverter(100345, 16)); // 187F9 console.log(baseConverter(100345, 35)); // 2BW0

我們只需要改變一個地方。在將十進制轉成二進制時，余數是 0 或 1；在將十進制轉成八進制時，余數是 0～7；但是將十進制轉成十六進制時，余數是 0～9 加上 A、 B、 C、 D、 E 和 F（對應 10、 11、 12、 13、 14 和 15）。因此，我們需要對棧中的數字做個轉化才可以（行{6}和行{7}）。因此，從十一進制開始，字母表中的每個字母將表示相應的基數。字母 A 代表基數 11， B 代表基數 12，以此類推。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构算法 二进制转十进制_数据结构 - 栈的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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