3.数据结构-栈结构
数组回顾
JS的数组就是API的调用:
因此,不讲
补充:普通语言的数组封装(比如Java的ArrayList)
常见语言的数组不能存放不同的数据类型,因此所有在封装时通常存放在数组中的时Object类型
常见语言的数组容量不会自动改变.(需要进行扩容操作)
常见语言的数组进行中间插入和删除操作性能比较低
认识栈结构
栈也是一种 非常常见 的数据结构,并且在程序中的 应用非常广泛
数组
我们知道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,我们为了实现某些功能,必须对这种任意性 加以 限制.
而 栈和队列 就是比较常见的 受限的线性结构,我们先来学习栈结构.
栈结构示意图
栈(stack),它是一种受限的线性表,后进先出(FIFO)
其限制是仅允许在 表的一端 进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。
LIFO(last in first out)表示就是后进入的元素,第一个弹出栈空间。类似于自动餐托盘,最后放上的托盘,往往先把拿出去使用。
向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素上面,使之成为新的栈顶元素;
从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
生活中类似于栈的
自助餐的托盘,最新放上去的,最新被客人拿走使用的。
收到很多的邮件(实体的),从上往下依次处理这些邮件。(最新到的邮件,最先处理)
注意:不允许改变邮件的次序,比如从最小开始,或者处于最紧急的邮件,否则就不再是栈结构了。而是队列或者优先级队列结构。
栈的应用
程序中什么是使用栈实现的呢?
学了这么久的编程,是否听说过,函数调用栈呢?
我们知道函数之间和互相调用:A调用B,B中又调用C,C中又调用D。
那样在执行的过程中,会先将A压入栈,A没有执行完,所有不会弹出栈。
在A执行的过程中调用了B,会将B压入栈,这个时候B在栈顶,A在栈底。
如果这个时候B可以执行完,那么B会弹出栈。但是B有执行完吗?没有,它调用了C。
所以C会压栈,并且在栈顶。而C调用了D,D会压入到栈顶。
所以当前的栈顺序是:栈顶A->B->C->D栈顶。
D执行完,弹出栈。C/B/A依次弹出栈。
所以我们有函数调用栈的称呼,就来自于它们内补的实现机制。 (通过栈来实现的)
函数调用栈的示意图
栈结构面试题
面试题目:
题目答案:C
A答案:65进展,5出栈,4进栈出栈,3进栈出栈,6出栈,21进栈,1出栈,2出栈
B答案:654进栈,4出栈,5出栈,3进栈出栈,2进栈出栈,1进栈出栈,6出栈
C答案:65432进栈,2出栈,3出栈,4出栈,1进栈出栈,5出栈,6出栈
栈结构的实现
实现栈结构有两种比较常见的方式:
基于数组实现
基于链表实现
什么是链表?
也是一种数据结构,目前我们还没有学习,并且JavaScript中并没有自带链表结构。
后续,我们会自己来实现链表结构,并且对比数组和链表的区别
因此,我们这里实现的栈结构基于数组。
栈结构的封装
栈的操作
栈常见有哪些操作呢?
push(element):添加一个新元素到栈顶位置。
pop():移除栈顶的元素,同时返回被移除的元素。
peek():返回栈顶的元素,不对栈做任何修改(这个方法不会义出栈顶的元素,仅仅返回它)。
isEmpty():如果栈里没有任何元素就返回true,否则返回false。
size():返回栈里的元素个数。这个方法和数组的length属性很类似。
toString():将栈结构的内容以字符形式返回。
现在,我们可以在类中一一实现这些方法。
十进制转二进制
我们已经学会了如何使用Stack类,现在就用它解决一些计算机科学中的问题。
为什么需要十进制转二进制?
现实生活中,我们主要使用十进制。
但在计算科学中国,二进制非常重要,因为计算机里的所有内容都是用二进制数字表示的(0和1).
没有十进制和二进制互相转化的能力,与计算机交流就很困难。
如何实现十进制转二进制?
要把十进制转化二进制,我们可以将该十进制数字和2整除(二进制是慢二进一),知道结果是0为位置。
举个例子,把十进制的数字10转化成二进制的数字,过程大概是这样:
栈-十进制转二进制代码:
<script> // Method:和某一个对象实例有联系 // function // 封装栈类 function Stack() { // 栈中的属性 this.items = []; // 栈的操作 // 1.将元素压入栈 // 1.1 this.push = function() {} // 1.2 好处内存利用小 Stack.prototype.push = function(element) { this.items.push(element) } // 2.从栈中取出元素 Stack.prototype.pop = function() { return this.items.pop() } // 3.查看一下栈顶元素 Stack.prototype.peek = function() { return this.items[this.items.length - 1] } // 4.判断栈是否为空 Stack.prototype.isEmpty = function() { return this.items.length == 0 } // 5.获取栈中元素的个数 Stack.prototype.sizi = function() { return this.items.length } // 6.toString方法 Stack.prototype.toString = function() { // 20 10 12 8 7 var result = '' for (var i = 0; i < this.items.length; i++) { result += this.items[i] + '' } return result } } // 函数:将十进制转成二进制 function dec2bin(decNumber) { // 1.定义栈对象 var stack = new Stack(); // 2.循环操作 while (decNumber > 0) { // 2.1.获取余数,并且放入到栈中 stack.push(decNumber % 2); // 2.2.获取整除后的结果,作为下一次运行的数字 decNumber = Math.floor(decNumber / 2); } // 3.从栈中取出0和1 var binary = ''; while (!stack.isEmpty()) { binary += stack.pop(); } return binary } // 测试十进制转二进制的函数 console.log(dec2bin(100)); console.log(dec2bin(10)); console.log(dec2bin(1000)); </script>