JS: 数据结构与算法之栈
栈
先来看一道题
Leetcode 32 Longest Valid Parentheses (最长有效括号)
给定一个只包含
'('和')'的字符串，找出最长的包含有效括号的子串的长度。示例 1:
输入: "(()" 输出: 2 解释: 最长有效括号子串为 "()"示例 2:
输入: ")()())" 输出: 4 解释: 最长有效括号子串为 "()()"
这道题可以用动态规划来做，也能用简洁明了的栈来解决。
什么是栈？
栈是一种先进后出（LIFO）的有序集合，新添加的元素在栈顶，旧元素在栈底。
以下图为例，1、2、3、4、5、6、7先后进栈：
创建栈
创建一个类来表示栈：
class Stack {
// 初始化类，创建数组 items 存放入栈元素
constructor() {
this.items = [];
}
// push 方法进行元素入栈（可同时入栈一或多个元素），无返回值
push() {
this.items.push(...arguments);
}
// pop 方法出栈一个元素，返回出栈元素
pop() {
return this.items.pop();
}
// peek 方法返回栈顶元素，不对栈本身做任何操作
peek() {
return this.items[this.items.length-1];
}
// size 方法返回栈内元素个数
size() {
return this.items.length;
}
// isEmpty 方法查看栈是否为空，返回布尔值
isEmpty() {
return this.items.length == 0;
}
// clear 方法清空栈，无返回值
clear() {
this.items = [];
}
// print 方法打印栈内元素
print() {
console.log(this.items.toString());
}
}
// 测试
let stack = new Stack();
stack.push(1,2,3,4);
stack.print(); // 1,2,3,4
stack.isEmpty(); // false
stack.size(); // 4
stack.pop(); // 4
stack.peek(); // 3
stack.clear();
注意
因为 JavaScript 的类内暂时无法定义私有成员，所以可以在类外访问到存储栈元素的数组 items，这个操作是很危险的。
stack.items; // [1, 2, 3, 4]
这时可以使用闭包和IIFE进行避免，这是一个很无奈的办法：
let Stack = (function () {
// 使用 WeakMap 存储数组（数组存放进栈元素）
let items = new WeakMap();
class Stack {
constructor() {
items.set(this, []);
}
push() {
items.get(this).push(...arguments);
}
// 其他方法
}
return Stack;
})();
let s = new Stack();
// 无法访问到 items
s.items; // undefined
WeakMap: WeakMap是类似Map的键值对集合，但WeakMap的键是弱引用的，只要不存在引用，垃圾回收机制就会回收掉占用的内存，相当于自动删除，而不用手动删除。
用栈解题
思路：
- 变量
start存放有效括号起始下标，maxLen存放最大长度； - 栈只存放左括号的下标，遇到左括号，将其下标存入栈中；
- 遇到右括号，若此时栈为空，跳过本次循环并更新
start；若栈不为空，则栈顶元素出栈； - 栈顶元素出栈后，若栈为空，则计算当前下标和
start的距离，并更新maxLen； - 栈顶元素出栈后，若栈不为空，则计算当前下标和栈顶存放的下标的距离，并更新
maxLen； - 循环遍历直至结束。
function test(str) {
let stack = new Stack();
let start = 0;
let maxLen = 0;
for(let i=0; i<str.length; i++) {
// 如果是左括号，下标入栈
if (str[i] == '(') {
stack.push(i);
} else {
// 如果是右括号
/* 栈内为空，说明本次有效括号匹配已结束，跳过本次循环并更新 start */
if (stack.isEmpty()) {
start = i+1;
continue;
} else {
// 栈内不为空，则出栈一个左括号进行匹配
stack.pop();
// 栈顶元素出栈后，栈为空
if (stack.isEmpty()) {
// 根据当前下标和 start 去更新 maxLen
maxLen = Math.max(maxLen, i-start+1);
} else {
// 栈不为空，根据当前下标和栈顶存放的下标去更新 maxLen
maxLen = Math.max(maxLen, i-stack.peek());
}
}
}
}
return maxLen;
}
test('(()'); // 2
test(')()())'); // 4
备注
终于从大半个月的考试和课设中解放出来了，每天早起晚睡，还是很累的。
