优化栈和队列代码，助力 JavaScript 程序效率提升

2024-01-30 15:57:56

前言

数据结构是计算机科学的基础，在 JavaScript 中，栈和队列是两种非常重要的数据结构。栈遵循后进先出（LIFO）原则，而队列遵循先进先出（FIFO）原则。在本文中，我们将重点介绍如何优化栈和队列代码，以提高 JavaScript 程序的效率和性能。

优化方法

1. 使用数组实现栈和队列

栈和队列都可以使用数组来实现。数组是一种连续的内存块，可以存储相同类型的数据元素。使用数组实现栈和队列非常简单，只需要定义一个数组，然后根据栈或队列的特性来操作数组即可。

// 使用数组实现栈
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;
  }
}

// 使用数组实现队列
class Queue {
  constructor() {
    this.items = [];
  }

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

  dequeue() {
    return this.items.shift();
  }

  peek() {
    return this.items[0];
  }

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

2. 使用链表实现栈和队列

栈和队列也可以使用链表来实现。链表是一种非连续的内存块，由一个个节点组成。每个节点包含数据元素和指向下一个节点的指针。使用链表实现栈和队列比使用数组实现更加灵活，但效率稍低。

// 使用链表实现栈
class Stack {
  constructor() {
    this.top = null;
  }

  push(item) {
    const node = new Node(item);
    node.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;
  }
}

// 使用链表实现队列
class Queue {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.tail = null;
  }

  enqueue(item) {
    const node = new Node(item);
    if (this.tail === null) {
      this.head = node;
      this.tail = node;
    } else {
      this.tail.next = node;
      this.tail = node;
    }
  }

  dequeue() {
    if (this.head === null) {
      return null;
    }
    const item = this.head.data;
    this.head = this.head.next;
    if (this.head === null) {
      this.tail = null;
    }
    return item;
  }

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

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

3. 使用循环队列优化队列性能

循环队列是一种特殊的队列，它将队列的首尾连接起来，形成一个环。这样，当队列到达队尾时，可以直接从队首继续添加元素，而不需要重新分配内存。循环队列可以有效地提高队列的性能，尤其是在队列经常满载的情况下。

// 使用循环队列优化队列性能
class CircularQueue {
  constructor(size) {
    this.items = new Array(size);
    this.head = 0;
    this.tail = 0;
    this.count = 0;
  }

  enqueue(item) {
    if (this.count === this.items.length) {
      throw new Error('队列已满');
    }
    this.items[this.tail] = item;
    this.tail = (this.tail + 1) % this.items.length;
    this.count++;
  }

  dequeue() {
    if (this.count === 0) {
      throw new Error('队列已空');
    }
    const item = this.items[this.head];
    this.head = (this.head + 1) % this.items.length;
    this.count--;
    return item;
  }

  peek() {
    if (this.count === 0) {
      throw new Error('队列已空');
    }
    return this.items[this.head];
  }

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

  isFull() {
    return this.count === this.items.length;
  }
}