③ 数据结构之“栈”

一、 理论

1. 栈简介

• 一个 先进后出 的数据结构
• js中没有栈，但可以用Array实现队列的所有功能

// stack
const stack = []
stack.push(1)
stack.push(2)
const item1 = stack.pop()
const item2 = stack.pop()

2. 栈的应用场景

• 需要 后进先出 的场景

2.1 十进制转二进制

• 后出来的余数反而排在前面
• 把余数一次入栈，再出栈

2.2 有效的括号

((((()))))   -- valid
()()()()     -- valid
((((((()     -- invalid
((()(())))   -- valid

• 越靠后的左括号，对应的右括号越靠前
• 左括号入栈、右括号出栈，最后栈空了就是合法的

2.3 函数调用堆栈

function greeting() {
  sayHi()
}
function sayHi() {
  return 'Hi!'
}
greeting()

• 最后调用的函数最先执行完
• js解释器使用栈来控制函数的调用顺序

二、刷题

1. 有效的括号（20）

1.1 题目描述

• 给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效
• 有效字符串需满足：
  • 左括号必须用相同类型的右括号闭合
  • 左括号必须以正确的顺序闭合

1.2 解题思路

• 越靠后的左括号，对应的右括号越靠前

1.3 解题步骤

• 新建栈
• 扫描字符串
  • 遇到左括号就入栈
  • 遇到和栈顶匹配的右括号则出栈
    • 不匹配则false
    • 最后栈空true

function isValid(s) {
  if(s.length % 2 == 1) return false
  const stack = []
  for(let i = 0; i < s.length; i++) {
    let c = s[i]
    if(c == '(' || c == '{' || c == '[') {
      stack.push(c)
    } else {
      const t = stack[stack.length-1]
      if(
        (t == '(' && c == ')') ||
        (t == '{' && c == '}') ||
        (t == '[' && c == ']')
      ) {
        stack.pop()
      } else {
        return false
      }
    }
  }
  return stack.length == 0
}

1.4 时间复杂度&空间复杂度

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(n)

2. 函数调用堆栈（前端与栈）

code part

// callStack
const func1 = () => {
  func2()
}
const func2 = () => {
  func3()
}
const func3 = () => {}
func1()

3. 二叉树的前序遍历（144）

使用栈模拟递归、改写递归

3.1 题目描述

• 给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的 前序 遍历

1.2 解题

function preorderTraversal(root) {
  const res = []
  const stack = []
  if(root) stack.push(root)
  while(stack.length) {
    const n = stack.pop()
    res.push(n.val)
    if(n.right) stack.push(n.right)
    if(n.left) stack.push(n.left)
  }
  return res
}

1.4 时间复杂度&空间复杂度

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(n)

三、总结 -- 技术要点

• 栈是一个后进先出的数据结构
• js中没有栈，但可以用Array实现栈的所有功能
• 栈的常用操作：push pop stack[stack.length-1]

四、思考题

1. 实现栈类

class Stack {
  constructor() {
    this.stack = []
  }
  push(c) {
    this.stack.push(c)
  }
  pop() {
    return this.stack.pop()
  }
  peek() {
    return this.stack[this.stack.length-1]
  }
}

2. 实现ten2Two函数

function ten2Two(num) {
  const stack = []
  while(num) {
    stack.push(num % 2)
    num = parseInt(num/2)
  }
  return stack.reverse().join('')
}