作者：同夢奇緣 https://segmentfault.com/a/1190000017905515
寫在前面原計劃是把《你不知道的Javascript》三部全部看完的，偶然間朋友推薦了數據結構與算法的一套入門視頻，學之。發(fā)現數據結構并沒有想象中那么遙不可及，反而發(fā)覺挺有意思的。手頭上恰好有《學習Javascript數據結構與算法》的書籍，便轉而先把數據結構與算法學習。 一、認識數據結構什么是數據結構？下面是維基百科的解釋： 數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。數據結構意味著接口或封裝：一個數據結構可被視為兩個函數之間的接口，或者是由數據類型聯合組成的存儲內容的訪問方法封裝
我們每天的編碼中都會用到數據結構，因為數組是最簡單的內存數據結構，下面是常見的數據結構： 數組（Array） 棧（Stack） 隊列（Queue） 鏈表（Linked List） 樹（Tree） 圖（Graph） 堆（Heap） 散列表（Hash）
下面來學習學習棧和隊列。 二、棧2.1 棧數據結構棧是一種遵循后進先出（LIFO）原則的有序集合。新添加的或待刪除的元素都保存在棧的同一端，稱作棧頂，另一端就叫棧底。在棧里，新元素都接近棧頂，舊元素都接近棧底。
類比生活中的物件：一摞書??或者推放在一起的盤子。 2.2 棧的實現普通的棧常用的有以下幾個方法： class Stack {
constructor() {
this._items = []; // 儲存數據
}
// 向棧內壓入一個元素
push(item) {
this._items.push(item);
}
// 把棧頂元素彈出
pop() {
return this._items.pop();
}
// 返回棧頂元素
peek() {
return this._items[this._items.length - 1];
}
// 判斷棧是否為空
isEmpty() {
return !this._items.length;
}
// 棧元素個數
size() {
return this._items.length;
}
// 清空棧
clear() {
this._items = [];
}
}
現在再回頭想想數據結構里面的棧是什么。 突然發(fā)現并沒有那么神奇，僅僅只是對原有數據進行了一次封裝而已。而封裝的結果是：并不去關心其內部的元素是什么，只是去操作棧頂元素，這樣的話，在編碼中會更可控一些。 2.3 棧的應用（1）十進制轉任意進制 要求：給定一個函數，輸入目標數值和進制基數，輸出對應的進制數（最大為16進制）。 baseConverter(10, 2) ==> 1010
baseConverter(30, 16) ==> 1E
分析：進制轉換的本質——將目標值一次一次除以進制基數，得到的取整值為新目標值，記錄下余數，直到目標值小于0，最后將余數逆序組合即可。利用棧，記錄余數入棧，組合時出棧。 // 進制轉換
function baseConverter(delNumber, base) {
const stack = new Stack();
let rem = null;
let ret = [];
// 十六進制中需要依次對應A~F
const digits = '0123456789ABCDEF';
while (delNumber > 0) {
rem = Math.floor(delNumber % base);
stack.push(rem);
delNumber = Math.floor(delNumber / base);
}
while (!stack.isEmpty()) {
ret.push(digits[stack.pop()]);
}
return ret.join('');
}
console.log(baseConverter(100345, 2)); //輸出11000011111111001
console.log(baseConverter(100345, 8)); //輸出303771
console.log(baseConverter(100345, 16)); //輸出187F9
（2）逆波蘭表達式計算 要求： 逆波蘭表達式，也叫后綴表達式，它將復雜表達式轉換為可以依靠簡單的操作得到計算結果的表達式，例如 (a+b)*(c+d)轉換為 a b+c d+* ['4', '13', '5', '/', '+'] ==> (4 + (13 / 5)) = 6
['10', '6', '9', '3', '+', '-11', '*', '/', '*', '17', '+', '5', '+']
==> ((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
分析： 以符號為觸發(fā)節(jié)點，一旦遇到符號，就將符號前兩個元素按照該符號運算，并將新的結果入棧，直到棧內僅一個元素 function isOperator(str) {
return ['+', '-', '*', '/'].includes(str);
}
// 逆波蘭表達式計算
function clacExp(exp) {
const stack = new Stack();
for (let i = 0; i < exp.length; i++) {
const one = exp[i];
if (isOperator(one)) {
const operatNum1 = stack.pop();
const operatNum2 = stack.pop();
const expStr = `${operatNum2}${one}${operatNum1}`;
const res = eval(expStr);
stack.push(res);
} else {
stack.push(one);
}
}
return stack.peek();
}
console.log(clacExp(['4', '13', '5', '/', '+'])); // 6.6
（3）利用普通棧實現一個有 min方法的棧 思路： 使用兩個棧來存儲數據，其中一個命名為 dataStack，專門用來存儲數據，另一個命名為 minStack，專門用來存儲棧里最小的數據。始終保持兩個棧中的元素個數相同，壓棧時判別壓入的元素與 minStack棧頂元素比較大小，如果比棧頂元素小，則直接入棧，否則復制棧頂元素入棧；彈出棧頂時，兩者均彈出即可。這樣 minStack的棧頂元素始終為最小值。 class MinStack {
constructor() {
this._dataStack = new Stack();
this._minStack = new Stack();
}
push(item) {
this._dataStack.push(item);
// 為空或入棧元素小于棧頂元素，直接壓入該元素
if (this._minStack.isEmpty() || this._minStack.peek() > item) {
this._minStack.push(item);
} else {
this._minStack.push(this._minStack.peek());
}
}
pop() {
this._dataStack.pop();
return this._minStack.pop();
}
min() {
return this._minStack.peek();
}
}
const minstack = new MinStack();
minstack.push(3);
minstack.push(4);
minstack.push(8);
console.log(minstack.min()); // 3
minstack.push(2);
console.log(minstack.min()); // 2
三、隊列3.1 隊列數據結構隊列是遵循先進先出（FIFO，也稱為先來先服務）原則的一組有序的項。隊列在尾部添加新元素，并從頂部移除元素。最新添加的元素必須排在隊列的末尾。
類比：日常生活中的購物排隊。 3.2 隊列的實現普通的隊列常用的有以下幾個方法： enqueue 向隊列尾部添加一個(或多個)新的項
dequeue 移除隊列的第一(即排在隊列最前面的)項，并返回被移除的元素
head 返回隊列第一個元素，隊列不做任何變動
tail 返回隊列最后一個元素，隊列不做任何變動
isEmpty 隊列內無元素返回 true，否則返回 false
size 返回隊列內元素個數
clear 清空隊列
class Queue {
constructor() {
this._items = [];
}
enqueue(item) {
this._items.push(item);
}
dequeue() {
return this._items.shift();
}
head() {
return this._items[0];
}
tail() {
return this._items[this._items.length - 1];
}
isEmpty() {
return !this._items.length;
}
size() {
return this._items.length;
}
clear() {
this._items = [];
}
}
與棧類比，棧僅能操作其頭部，隊列則首尾均能操作，但僅能在頭部出尾部進。當然，也印證了上面的話：棧和隊列并不關心其內部元素細節(jié)，也無法直接操作非首尾元素。 3.3 隊列的應用（1）約瑟夫環(huán)（普通模式） 要求： 有一個數組 a[100]存放0~99；要求每隔兩個數刪掉一個數，到末尾時循環(huán)至開頭繼續(xù)進行，求最后一個被刪掉的數。 分析： 按數組創(chuàng)建隊列，依次判斷元素是否滿足為指定位置的數，如果不是則 enqueue到尾部，否則忽略，當僅有一個元素時便輸出。 // 創(chuàng)建一個長度為100的數組
const arr_100 = Array.from({ length: 100 }, (_, i) => i*i);
function delRing(list) {
const queue = new Queue();
list.forEach(e => { queue.enqueue(e); });
let index = 0;
while (queue.size() !== 1) {
const item = queue.dequeue();
index += 1;
if (index % 3 !== 0) {
queue.enqueue(item);
}
}
return queue.tail();
}
console.log(delRing(arr_100)); // 8100 此時index=297
（2）菲波那切數列（普通模式） 要求： 使用隊列計算斐波那契數列的第n項。 分析： 斐波那契數列的前兩項固定為1，后面的項為前兩項之和，依次向后，這便是斐波那契數列。 function fibonacci(n) {
const queue = new Queue();
queue.enqueue(1);
queue.enqueue(1);
let index = 0;
while(index < n - 2) {
index += 1;
// 出隊列一個元素
const delItem = queue.dequeue();
// 獲取頭部值
const headItem = queue.head();
const nextItem = delItem + headItem;
queue.enqueue(nextItem);
}
return queue.tail();
}
console.log(fibonacci(9)); // 34
（3）用隊列實現一個棧 要求： 用兩個隊列實現一個棧。 分析： 使用隊列實現棧最主要的是在隊列中找到棧頂元素并對其操作。具體的思路如下： 兩個隊列，一個備份隊列 emptyQueue，一個是數據隊列 dataQueue； 在確認棧頂時，依次 dequeue至備份隊列，置換備份隊列和數據隊列的引用即可。
class QueueStack {
constructor() {
this.queue_1 = new Queue();
this.queue_2 = new Queue();
this._dataQueue = null; // 放數據的隊列
this._emptyQueue = null; // 空隊列,備份使用
}
// 確認哪個隊列放數據,哪個隊列做備份空隊列
_initQueue() {
if (this.queue_1.isEmpty() && this.queue_2.isEmpty()) {
this._dataQueue = this.queue_1;
this._emptyQueue = this.queue_2;
} else if (this.queue_1.isEmpty()) {
this._dataQueue = this.queue_2;
this._emptyQueue = this.queue_1;
} else {
this._dataQueue = this.queue_1;
this._emptyQueue = this.queue_2;
}
};
push(item) {
this.init_queue();
this._dataQueue.enqueue(item);
};
peek() {
this.init_queue();
return this._dataQueue.tail();
}
pop() {
this.init_queue();
while (this._dataQueue.size() > 1) {
this._emptyQueue.enqueue(this._dataQueue.dequeue());
}
return this._dataQueue.dequeue();
};
};
同樣的，一個隊列也能實現棧的基本功能： class QueueStack {
constructor() {
this.queue = new Queue();
}
push(item) {
this.queue.enqueue(item);
}
pop() {
// 向隊列末尾追加 隊列長度-1 次，后彈出隊列頭部
for(let i = 1; i < this.queue.size(); i += 1) {
this.queue.enqueue(this.queue.dequeue());
}
return this.queue.dequeue();
}
peek() {
return this.queue.tail();
}
}
學習了棧和隊列這類簡單的數據結構，我們會發(fā)現。數據結構并沒有之前想象中那么神秘，它們只是規(guī)定了這類數據結構的操作方式：棧只能對棧頂進行操作，隊列只能在尾部添加在頭部彈出；且它們不關心內部的元素狀態(tài)。 個人認為，學習數據結構是為了提高我們通過代碼建模的能力，這也是任何一門編程語言都通用的知識體系，優(yōu)秀編碼者必學之。
分享前端好文，缺個 在看 
|
