JavaScript 讲述数据结构 - 栈结构

什么是栈结构 ？

栈是一种非常常见的数据结构-并且在程序中的应用非常的广泛

我们可以用数组来做一个对比

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数组

数组是一种线性结构，并且可以在数组的任意位置插入和删除数据

但是有时候我们为了实现某一种功能，必须对这种任意性加以限制

而队列和栈就是比较常见的受限制的线性结构

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栈结构

栈结构只能在一端（栈顶【另一端叫做栈底】）

添加（进栈）和删除（出栈）元素（新元素进栈的过程叫做进栈操作）

LIFO（last in first out）后进先出（最后进栈的元素将会被第一个弹出栈空间）

什么是函数调用栈？

我们知道函数之间的相互调用：A 调用 B，B 调用 C，接着 C 又调用 D，这样的话，在执行过程中，先会将 A 压入栈，此时 A 是没有执行完毕的，所以不会弹出栈

在 A 执行过程中调用了 B，将 B 压入到栈，这个时候 B 在栈顶，A 在栈底

如果 B 执行完毕，那么 B 先弹出栈，A 再弹出栈，但是 B 没有执行完，B 又去调用了 C，C 没执行完又去调用了 D

那么栈顶到栈底现在为：A–>B–>C–>D–>
D 执行完先弹出栈，接着就是 C–>B–>A

我们经常会听到递归这个计算机名词，其实递归就是不断的自己调用自己，不会弹出栈，所以会有一个栈溢出的情况

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栈结构练习

有六个元素 6、5、4、3、2、1 的顺序进栈，那么下面哪一个不是合法的出栈顺序

A. 5 4 3 6 1 2

B. 4 5 3 2 1 6

C. 3 4 6 5 2 1

D. 2 3 4 1 5 6

分析 A ：

5 先出栈，那么必然 6 压栈了 --> 5 出去之后，4 进栈再出栈 --> 3 进栈再出栈 --> 然后 6 出栈 --> 接着就是 1 出栈，那么意味着 2 被压栈，所以 1 先出栈 2 再出栈，【正确】

分析 B ：

4 先出栈，那么意味着 6，5 被压栈 --> 接着 5 出栈 --> 3 进栈，3 出栈 --> 2 进栈，2 出栈 --> 1 进栈，1 出栈 --> 6 出栈 【正确】

分析 C ：

3 先出栈，那么意味着 6，5，4 被压栈 --> 然后 4 出栈 --> 接着 6 出栈，但是现在 6 被压栈，进栈时后进栈的 5 还没有出去，所以这就造成了错误 【错误】

分析 D ：

2 先出栈，那么意味着 6，5，4，3 都被压栈 – 3 出栈 --> 4 出栈 --> 然后 1 进栈，1 出栈 --> 5 出栈 --> 6 出栈 【正确】

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堆栈结构

'use strict'

// 封装栈类
function Stack() {
  // 栈中的属性
  this.items = []

  // 栈的常见操作
  // push(element):添加一个新元素到栈顶位置
  Stack.prototype.push = function (element) {
    this.items.push(element)
  }
  // pop():移除栈顶元素，同时返回被移除元素
  Stack.prototype.pop = function () {
    return this.items.pop()
  }
  // peek():返回栈顶元素，不对栈做任何修改
  Stack.prototype.peek = function () {
    return this.items[this.items.length - 1]
  }
  // isEmpty():如果栈里面没有任何元素就返回true
  Stack.prototype.isEmpty = function () {
    return this.items.length === 0
  }
  // size():返回栈里的元素个数
  Stack.prototype.size = function () {
    return this.items.length
  }
  // toString():将栈结构的内容以字符串的形式返回
  Stack.prototype.toString = function () {
    let resultString = ''
    for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
      resultString += this.items[i] + ' '
    }
    return resultString
  }
}

// 栈的使用
let s = new Stack()

// 验证
s.push(10)
s.push(9)
s.push(8)
s.push(7)
s.push(6)
s.push(5)
console.log(s.items)
// [ 10, 9, 8, 7, 6, 5 ]

s.pop()
s.pop()
console.log(s.items)
// [ 10, 9, 8, 7 ]

console.log(s.peek())
// 7

console.log(s.isEmpty())
// false

console.log(s.size())
// 4

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计算机基础知识补充 – 基于栈理念理解十进制转二进制

在计算机中，二进制非常的重要，因为计算机里面所有的内容都是用二进制数字表示的

把十进制转换为二进制，我们可以将该十进制数字与 2 整除（二进制满二进一），知道结果为 0 为止

然后翻转取出余数，就是一个二进制数了

就像这样：

十进制数：100

100 / 2 = 50 …0

50 / 2 = 25 … 0

25 / 2 = 12 … 1

12 / 2 = 6 … 0

6 / 2 = 3 … 0

3 / 2 = 1 … 1

1 / 2 = 0 … 1

二进制：1100100

这就与栈有些类似了，依次得出元素，接着将最后存储的数字第一个拿出来进行排序，形成一个进栈出栈的原理

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封装进制转换方法

function DecToBin(decNumber) {
  let stack = new Stack()
  while (decNumber > 0) {
    stack.push(decNumber % 2)
    decNumber = Math.floor(decNumber / 2)
  }
  let binString = ''
  while (!stack.isEmpty()) {
    binString += stack.pop()
  }
  return binString
}

console.log(DecToBin(100))
console.log(DecToBin(128))
console.log(DecToBin(800))
console.log(DecToBin(10))

// 1100100
// 10000000
// 1100100000
// 1010