谈谈JavaScript数据结构 - 栈的那些事

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2024-01-19 02:18:41

栈：理解后进先出数据结构的本质

在计算机科学领域，数据结构是存储和组织数据的框架。其中，栈是一种遵循后进先出 (LIFO) 原则的有序集合。这意味着最后进入栈中的元素将首先被移除。这种特性使栈成为管理函数调用和许多其他操作的理想选择。

栈是如何工作的？

想象一个叠放盘子的盘子堆。当您将一个盘子放在堆栈的顶部时，它会压在所有其他盘子上方。要取出一个盘子，您需要从顶部开始。这就是栈的工作原理。

元素被“压入”栈中，这意味着它们被添加到堆栈的顶部。要删除元素，您需要“弹出”它们，这意味着从堆栈的顶部移除它们。

栈的实现

栈可以用数组或链表来实现。数组实现 很简单：元素被存储在一个数组中，并且最后一个添加的元素存储在数组的末尾。链表实现 使用节点链，其中每个节点都包含一个元素和指向下一个节点的链接。

数组实现

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

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

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

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

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

链表实现

class Stack {
  constructor() {
    this.top = null;
  }

  push(item) {
    const node = {
      data: item,
      next: this.top
    };
    this.top = node;
  }

  pop() {
    if (this.top === null) {
      return null;
    }
    const item = this.top.data;
    this.top = this.top.next;
    return item;
  }

  peek() {
    if (this.top === null) {
      return null;
    }
    return this.top.data;
  }

  isEmpty() {
    return this.top === null;
  }
}

栈的应用

栈在计算机科学中有着广泛的应用，包括：

函数调用： 当一个函数被调用时，它的局部变量和参数被压入栈中。当函数返回时，这些变量被弹出栈。
表达式求值： 栈可以用于对表达式进行求值。运算符被压入栈中，操作数也压入栈中。当遇到右括号时，运算符和操作数被弹出栈并进行计算，结果被压入栈中。
浏览器历史记录： 浏览器的历史记录可以通过栈来实现。当用户访问一个新页面时，该页面的 URL 被压入栈中。当用户点击后退按钮时，栈顶的 URL 被弹出栈并加载到浏览器中。
递归算法： 栈用于存储递归函数的调用。
深度优先搜索： 栈用于存储深度优先搜索算法中的已访问节点。