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JavaScript数据结构——栈的实现与应用

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  在计算机编程中,栈是并完整性都是很常见的数据价值形式,它遵从后进先出(LIFO——Last In First Out)原则,新加在或待删除的元素保处于栈的同一端,称作栈顶,另一端称作栈底。在栈中,新元素一直靠近栈顶,而旧元素一直接近栈底。

  让亲戚或多或少人来看看在JavaScript中怎样才能实现栈或多或少数据价值形式。

function Stack() {

let items = [];

// 向栈加在新元素 this.push = function (element) { items.push(element); }; // 从栈内弹出有有一一三个小元素 this.pop = function () { return items.pop(); }; // 返回栈顶的元素 this.peek = function () { return items[items.length - 1]; }; // 判断栈算不算为空 this.isEmpty = function () { return items.length === 0; }; // 返回栈的长度 this.size = function () { return items.length; }; // 清空栈 this.clear = function () { items = []; }; // 打印栈内的所有元素 this.print = function () { console.log(items.toString()); }; }

  亲戚或多或少人用最简单的辦法 定义了有有一一三个小Stack类。在JavaScript中,亲戚或多或少人用function来表示有有一一三个小类。怎样才能让亲戚或多或少人在或多或少类中定义了或多或少辦法 ,用来模拟栈的操作,以及或多或少辅助辦法 。代码很简单,看起来一目了然,接下来亲戚或多或少人尝试写或多或少测试用例来看看或多或少类的或多或少用法。

let stack = new Stack();
console.log(stack.isEmpty()); // true

stack.push(5);
stack.push(8);
console.log(stack.peek()); // 8

stack.push(11);
console.log(stack.size()); // 3
console.log(stack.isEmpty()); // false

stack.push(15);
stack.pop();
stack.pop();
console.log(stack.size()); // 2
stack.print(); // 5,8

stack.clear();
stack.print(); // 

  返回结果也和预期的一样!亲戚或多或少人成功地用JavaScript模拟了栈的实现。怎样才能让这里有个小大大问题,将会亲戚或多或少人用JavaScript的function来模拟类的行为,怎样才能让在其中声明了有有一一三个小私有变量items,怎样才能让或多或少类的每个实例完整性都是创建有有一一三个小items变量的副本,将会有多个Stack类的实例语录,这显然完整性都是最佳方案。亲戚或多或少人尝试用ES6(ECMAScript 6)的语法重写Stack类。

class Stack {
    constructor () {
        this.items = [];
    }

    push(element) {
        this.items.push(element);
    }

    pop() {
        return this.items.pop();
    }

    peek() {
        return this.items[this.items.length - 1];
    }

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

    size() {
        return this.items.length;
    }

    clear() {
        this.items = [];
    }

    print() {
        console.log(this.items.toString());
    }
}

  不到太久的改变,亲戚或多或少人统统我用ES6的简化语法将后边的Stack函数转加在了Stack类。类的成员变量不到插进constructor构造函数中来声明。我实在代码看起来更像类了,怎样才能让成员变量items仍然是公有的,亲戚或多或少人不希望在类的内部内部结构访问items变量而对其中的元素进行操作,将会事先会破坏栈或多或少数据价值形式的基本价值形式。亲戚或多或少人能不到借用ES6的Symbol来限定变量的作用域。

let _items = Symbol();

class Stack {
    constructor () {
        this[_items] = [];
    }

    push(element) {
        this[_items].push(element);
    }

    pop() {
        return this[_items].pop();
    }

    peek() {
        return this[_items][this[_items].length - 1];
    }

    isEmpty() {
        return this[_items].length === 0;
    }

    size() {
        return this[_items].length;
    }

    clear() {
        this[_items] = [];
    }

    print() {
        console.log(this[_items].toString());
    }
}

  事先,亲戚或多或少人就不到再通过Stack类的实例来访问其内部内部结构成员变量_items了。怎样才能让仍然能不到有变通的辦法 来访问_items:

let stack = new Stack();
let objectSymbols = Object.getOwenPropertySymbols(stack);

  通过Object.getOwenPropertySymbols()辦法 ,亲戚或多或少人能不到获取到类的实例中的所有Symbols属性,怎样才能让就能不到对其进行操作了,不到说来,或多或少辦法 仍然不到完美实现亲戚或多或少人你会的效果。亲戚或多或少人能不到使用ES6的WeakMap类来确保Stack类的属性是私有的:

const items = new WeakMap();

class Stack {
    constructor () {
        items.set(this, []);
    }

    push(element) {
        let s = items.get(this);
        s.push(element);
    }

    pop() {
        let s = items.get(this);
        return s.pop();
    }

    peek() {
        let s = items.get(this);
        return s[s.length - 1];
    }

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

    size() {
        return items.get(this).length;
    }

    clear() {
        items.set(this, []);
    }

    print() {
        console.log(items.get(this).toString());
    }
}

  现在,items在Stack类里是真正的私有属性了,怎样才能让,它是在Stack类的内部内部结构声明的,这就原因谁都能不到对它进行操作,我实在亲戚或多或少人能不到将Stack类和items变量的声明插进闭包中,怎样才能让事先却又一蹶不振 了类并完整性都是的或多或少价值形式(如扩展类无法继承私有属性)。统统,尽管亲戚或多或少人能不到用ES6的新语法来简化有有一一三个小类的实现,怎样才能让毕竟不到像其它强类型语言一样声明类的私有属性和辦法 。有或多或少辦法 都能不到达到相同的效果,但无论是语法还是性能,完整性都是有所一群人的优缺点。

let Stack = (function () {
    const items = new WeakMap();
    class Stack {
        constructor () {
            items.set(this, []);
        }

        push(element) {
            let s = items.get(this);
            s.push(element);
        }

        pop() {
            let s = items.get(this);
            return s.pop();
        }

        peek() {
            let s = items.get(this);
            return s[s.length - 1];
        }

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

        size() {
            return items.get(this).length;
        }

        clear() {
            items.set(this, []);
        }

        print() {
            console.log(items.get(this).toString());
        }
    }
    return Stack;
})();

  下面亲戚或多或少人来看看栈在实际编程中的应用。

进制转换算法

  将十进制数字10转加在二进制数字,过程大致如下:

  10 / 2 = 5,余数为0

  5 / 2 = 2,余数为1

  2 / 2 = 1,余数为0

  1 / 2 = 0, 余数为1

  亲戚或多或少人将上述每一步的余数颠倒顺序排列起来,就得到转换事先的结果:1010。

  按照或多或少逻辑,亲戚或多或少人实现下面的算法:

function divideBy2(decNumber) {
   let remStack = new Stack();
   let rem, binaryString = '';

   while(decNumber > 0) {
       rem = Math.floor(decNumber % 2);
       remStack.push(rem);
       decNumber = Math.floor(decNumber / 2);
   }

   while(!remStack.isEmpty()) {
       binaryString += remStack.pop().toString();
   }

   return binaryString;
}

console.log(divideBy2(233)); // 111060

1
console.log(divideBy2(10)); // 1010
console.log(divideBy2(60

0)); // 11111060

0

  Stack类能不到自行引用本文前面定义的任意有有一一三个小版本。亲戚或多或少人将或多或少函数再进一步抽象一下,使之能不到实现任意进制之间的转换。

function baseConverter(decNumber, base) {
    let remStack = new Stack();
    let rem, baseString = '';
    let digits = '0123456789ABCDEF';

    while(decNumber > 0) {
        rem = Math.floor(decNumber % base);
        remStack.push(rem);
        decNumber = Math.floor(decNumber / base);
    }

    while(!remStack.isEmpty()) {
        baseString += digits[remStack.pop()];
    }

    return baseString;
}

console.log(baseConverter(233, 2)); // 111060

1
console.log(baseConverter(10, 2)); // 1010
console.log(baseConverter(60

0, 2)); // 11111060

0

console.log(baseConverter(233, 8)); // 351
console.log(baseConverter(10, 8)); // 12
console.log(baseConverter(60

0, 8)); // 1760



console.log(baseConverter(233, 16)); // E9
console.log(baseConverter(10, 16)); // A
console.log(baseConverter(60

0, 16)); // 3E8

  亲戚或多或少人定义了有有一一三个小变量digits,用来存储各进制转换时每一步的余数所代表的符号。如:二进制转换时余数为0,对应的符号为digits[0],即0;八进制转换时余数为7,对应的符号为digits[7],即7;十六进制转换时余数为11,对应的符号为digits[11],即B。

汉诺塔

  有关汉诺塔的传说和由来,读者能不到自行百度。这里有有一一三个小多和汉诺塔类似于的小故事,能不到跟亲戚或多或少人分享一下。

  1. 有有一一三个小多古老的传说,印度的舍罕王(Shirham)打算重赏国际象棋的发明的故事者人和进贡者,宰相西萨·班·达依尔(Sissa Ben Dahir)。这位聪明的大臣的胃口看来不须大,他跪在国王头上说:“陛下,请您在这张棋盘的第有有一一三个小小格内,赏给我一粒小麦;在第三个小小格内给两粒,第三格内给四粒,照事先下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下啊,把事先摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”。“爱卿。你所求的不须多啊。”国王说道,心里为当事人对事先一件奇妙的发明的故事者所许下的慷慨赏诺不致破费太久而暗喜。“你当然会如愿以偿的。”说着,他令人把一袋麦子拿到宝座前。计数麦粒的工作刚开始了。第一格内放一粒,第二格内放两粒,第三格内放四粒,......还没到第二十格,食品袋将会空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王头上来。怎样才能让,麦粒数一格接以各地增长得那样更慢了 了 ,调快就能不到看出,即便拿来全印度的粮食,国王也兑现不了他对西萨·班·达依尔许下的诺言了,将会这需要有18 446 744 073 709 551 615颗麦粒呀!

  或多或少故事我我实在是有有一一三个小数学级数大大问题,这位聪明的宰相所要求的麦粒数能不到写成数学式子:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 

  推算出来统统我:

  

  其计算结果统统我18 446 744 073 709 551 615,这是有有一一三个小相当大的数!将会按照这位宰相的要求,需要全世界在60 0年内所生产的完整性小麦也能满足。

  2. 另外有有一一三个小故事也是出自印度。在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,安放着有有一一三个小黄铜板,板上插着二根宝石针。二根针高约1腕尺,像韭菜叶那样粗细。梵天在创造世界的事先,在其中的二根针上从下到中放下了由大到小的64片金片。这统统我所谓的梵塔。不论白天黑夜,完整性都是有有一一三个小值班的僧侣按照梵天不渝的法则,把那些金片在二根针上移来移去:一次不到移一片,怎样才能让要求不管在哪二根针上,小片永远在大片的后边。当所有64片都从梵天创造世界时所放的那根针上移到另外二根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,梵塔、庙宇和众生都将同归于尽。这我我实在统统我亲戚或多或少人要说的汉诺塔大大问题,和第有有一一三个小故事一样,要把这座梵塔完整性64片金片都移到另二根针上,所需要的时间按照数学级数公式计算出来:1 + 2 + 22 + 23 + 24 + ...... 262 + 263 = 264 - 1 = 18 446 744 073 709 551 615

  一年有31 558 000秒,假使 僧侣们每一秒钟移动一次,日夜不停,节假日照常干,也需要将近560 0亿年也能完成!

  好了,现在让亲戚或多或少人来试我我实在现汉诺塔的算法。

  为了说明汉诺塔中每有有一一三个小小块的移动过程,亲戚或多或少人先考虑简单或多或少的情形。假设汉诺塔不到三层,借用百度百科的图,移动过程如下:

  一共需要七步。亲戚或多或少人用代码描述如下:

function hanoi(plates, source, helper, dest, moves = []) {
    if (plates <= 0) {
        return moves;
    }
    if (plates === 1) {
        moves.push([source, dest]);
    } else {
        hanoi(plates - 1, source, dest, helper, moves);
        moves.push([source, dest]);
        hanoi(plates - 1, helper, source, dest, moves);
    }
    return moves;
}

  下面是执行结果:

console.log(hanoi(3, 'source', 'helper', 'dest'));
[
  [ 'source', 'dest' ],
  [ 'source', 'helper' ],
  [ 'dest', 'helper' ],
  [ 'source', 'dest' ],
  [ 'helper', 'source' ],
  [ 'helper', 'dest' ],
  [ 'source', 'dest' ]
]

  能不到试着将3改成大或多或少的数,类似于14,你将会得到如下图一样的结果:

  将会亲戚或多或少人将数改成64呢?就像后边第三个小故事里所描述的一样。恐怕要令你失望了!这事先你会发现你的守护线程池池无法正确返回结果,甚至会将会超出递归调用的嵌套次数而报错。这是将会移动64层的汉诺塔所需要的步骤是有有一一三个小很大的数字,亲戚或多或少人在前面的故事中将会描述过了。将会真要实现或多或少过程,或多或少小守护线程池池恐怕太难做到了。

  搞清楚了汉诺塔的移动过程,亲戚或多或少人能不到将后边的代码进行扩充,把亲戚或多或少人在前面定义的栈的数据价值形式应用进来,完整性的代码如下:

function towerOfHanoi(plates, source, helper, dest, sourceName, helperName, destName, moves = []) {
    if (plates <= 0) {
        return moves;
    }
    if (plates === 1) {
        dest.push(source.pop());
        const move = {};
        move[sourceName] = source.toString();
        move[helperName] = helper.toString();
        move[destName] = dest.toString();
        moves.push(move);
    } else {
        towerOfHanoi(plates - 1, source, dest, helper, sourceName, destName, helperName, moves);
        dest.push(source.pop());
        const move = {};
        move[sourceName] = source.toString();
        move[helperName] = helper.toString();
        move[destName] = dest.toString();
        moves.push(move);
        towerOfHanoi(plates - 1, helper, source, dest, helperName, sourceName, destName, moves);
    }
    return moves;
}

function hanoiStack(plates) {
    const source = new Stack();
    const dest = new Stack();
    const helper = new Stack();

    for (let i = plates; i > 0; i--) {
        source.push(i);
    }

    return towerOfHanoi(plates, source, helper, dest, 'source', 'helper', 'dest');
}

  亲戚或多或少人定义了有有一一三个小栈,用来表示汉诺塔中的有有一一三个小针塔,怎样才能让按照函数hanoi()中相同的逻辑来移动这有有一一三个小栈中的元素。当plates的数量为3时,执行结果如下:

[
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    dest: '[object Object]',
    helper: '[object Object]'
  },
  {
    dest: '[object Object]',
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]',
    source: '[object Object]'
  },
  {
    helper: '[object Object]',
    source: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  },
  {
    source: '[object Object]',
    helper: '[object Object]',
    dest: '[object Object]'
  }
]

   栈的应用在实际编程中非常普遍,下一章亲戚或多或少人来看看另并完整性都是数据价值形式:队列。