Javascript用数组实现栈和队列

Posted 2020-10-06

栈是遵循后进先出(LIFO)规则的一种有序集合，比如桌上的一叠书，我们只能从上面放或取。

队列是遵循先进先出(FIFO)规则的一种有序集合，比如排队，先排到的先离开。

数组也是一种有序的集合，它与上面两种数据结构类似。由于javascript中的数组本身拥有许多简单的方法，如push(), 所以用数组来表示栈和队列非常简单。

首先回顾一下相关的方法：

push()：向数组尾部添加一个或多个项。

pop()：删除数组尾部的一个项。

unshift()：先数组头部添加一个或多个项。

shift()：删除数组头部的一个项。

 

用数组表示栈。数组的尾部，也就是栈的尾部，称作栈顶，另一端是栈底。越是后面添加的元素越靠近栈顶，所以对栈的操作都集中在栈顶。

// 栈的构造函数
function Stack() {

// 初始化一个数组
            var items = [];
            // 入栈
            this.push = function (elem) {
                items.push(elem);
            };
            // 出栈，并返回该元素
            this.pop = function () {
                return items.pop();
            };
            // 返回栈顶元素
            this.peek = function () {
                return items[items.length - 1];
            };
            // 栈是否为空
            this.isEmpty = function () {
                return !items.length;
            };
            // 返回栈的大小（长度）
            this.size = function () {
                return items.length;
            };
            // 清空栈
            this.clear = function () {
                items = [];
            };
            // 打印栈
            this.print = function () {
                console.log(items.toString());
            };
        }

以上是一个栈的构造函数，接下来我们实例化一个栈。

var stack = new Stack();
stack.push("Jack");
stack.push("Mike");
stack.push("Candy");
stack.print(); // Jack,Mike,Candy
stack.pop();
stack.print(); // Jack,Mike

stack是一个栈的实例，Jack，Mike，Candy按顺序入栈，然后删除一个栈顶元素（Candy），得到Jack，Mike。

栈除了能模拟生活中的例子以外，还能解决一些计算机科学中的问题。这里举一个例子——十进制转换成二进制。

二进制是逢二进一，所以我们只要将十进制的数不停地除以二，直到被除数等于0，将得到的每一个余数（0或1）按顺序排列而成的便是对应的二进制数。

下面用代码实现：

function Stack() {
            // 同上
    };

function divideBy2(num) {
            var stack = new Stack(), // 实例化一个栈
                result = "", // 用来存放最终的二进制数
                rem; // 用来存放余数

            while (num > 0) {
                rem = Math.floor(num % 2);
                stack.push(rem);
                num = Math.floor(num / 2);
            }
           
            // 取栈顶元素，存放在result中，也就是一个反向排序的过程
            while (!stack.isEmpty()) {
                result += stack.pop().toString();
            }

            return result;
        }

 

用数组表示队列。队列是从底部添加元素，从尾部删除元素。

// 队列
function Queue() {
    // 初始化数组
    var items = [];
    // 入队列
    this.enqueue = function (elem) {
        items.push(elem);
    };
    // 出队列，并返回该元素
    this.dequeue = function () {
        return items.shift();
    };
    // 返回队列顶部元素
    this.front = function () {
        return items[0];
    };
    // 判断是否为空
    this.isEmpty = function () {
        return !items.length;
    };
    // 返回队列长度
    this.size = function () {
        return items.length;
    };
    // 打印队列
    this.print = function () {
        console.log(items.toString());
    }
}

实例化：

var queue = new Queue();
queue.enqueue("Jack");
queue.enqueue("Mike");
queue.enqueue("Candy");
queue.print(); // Jack,Mike,Candy
queue.dequeue();
queue.print(); // Mike,Candy

 

优级先队列。优先级队列是队列的升级版，队列中的每个元素都带有优先级，优先级高的排在队列靠顶部位置，优先级低的排在队列靠尾部位置。这就好像网上买票需要排队，而会员具有比较高的优先级，会被排在普通用户的前面。

下面是代码实现：

// 优先队列
function PriorityQueue() {
    // 初始化数组
    var items = [];

    // 优先级元素的构造函数
    function priorityElem(elem, priority) {
          this.elem = elem;
          this.priority = priority;
    };

    // 入队列
    this.enqueue = function (elem, priority) {
          elem = new priorityElem(elem, priority); // 优先级元素
          if (this.isEmpty()) { // 如果队列是空的，直接入队列
              items.push(elem);
          } else {
              var added = false;
              for (var i = 0; i < items.length; i++) {
                  // 插入到优先级低的（priority大的）元素之前
                  if (elem.priority < items[0].priority) {
                      items.splice(i, 0, elem);
                      added = true;
                      break;
                  }
              }
              // 没有比该元素优先级低的，则将该元素添加到尾部
              if (!added) {
                  items.push(elem);
              }
           }
        };

       this.print = function () {
          console.log(items[3]);
       }
};

实例化：

var queue = new PriorityQueue();
queue.enqueue("Jack", 2);
queue.enqueue("Mike", 3);
queue.enqueue("Candy", 1);
queue.print(); // Candy,Jack,Mike

队列按优先级由高到低（priority由小到大）排列

 

 

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