---栈---

栈是一种后进先出(LIFO)的线性数据结构,常用于函数调用、括号匹配和回文判断等场景。本文介绍了栈的基本操作如压栈、出栈、查看栈顶元素,并通过JavaScript实现了一个简单的栈。此外,还展示了如何利用栈解决十进制转二进制、括号匹配、回文数判断和特定元素过滤等问题。

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数组

我们知道数组是一种线性结构, 并且可以在数组的任意位置插入和删除数据.

但是有时候, 我们为了实现某些功能, 必须对这种任意性加以限制.

而栈和队列就是比较常见的受限的线性结构, 我们先来学习栈结构.

栈(stack),它是一种运算受限的线性表,后进先出(LIFO)

LIFO(last in first out)表示就是后进入的元素, 第一个弹出栈空间. 类似于自动餐托盘, 最后放上的托盘, 往往先把拿出去使用.

其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。

向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;

从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

 

栈结构的图解

程序中什么是使用栈实现的呢?

  • 学了这么久的编程, 是否听说过, 函数调用栈呢?
  • 我们知道函数之间和相互调用: A调用B, B中又调用C, C中又调用D.
  • 那样在执行的过程中, 会先将A压入栈, A没有执行完, 所有不会弹出栈.
  • 在A执行的过程中调用了B, 会将B压入到栈, 这个时候B在栈顶, A在栈底.
  • 如果这个时候B可以执行完, 那么B会弹出栈. 但是B有执行完吗? 没有, 它调用了C.
  • 所以C会压栈, 并且在栈顶. 而C调用了D, D会压入到栈顶.
  • 所以当前的栈顺序是: 栈顶A->B->C->D栈顶
  • D执行完, 弹出栈. C/B/A依次弹出栈.
  • 所以我们有函数调用栈的称呼, 就来自于它们内部的实现机制. (通过栈来实现的)

 

 

  • 栈面试题

 

  • 栈的操作
  • 栈常见有哪些操作呢?
  • push(element): 添加一个新元素到栈顶位置.
  • pop():移除栈顶的元素,同时返回被移除的元素。
  • peek():返回栈顶的元素,不对栈做任何修改(这个方法不会移除栈顶的元素,仅仅返回它)。
  • isEmpty():如果栈里没有任何元素就返回true,否则返回false。
  • clear():移除栈里的所有元素。
  • size():返回栈里的元素个数。这个方法和数组的length属性很类似。

 

实现他们:

    <script>

        function Stack() {

            // 栈中的属性

            var items = []

 

            // 栈相关的方法

            // 压栈操作

            //  我们的实现是将最新的元素放在了数组的末尾, 那么数组末尾的元素就是我们的栈顶元素

            this.push = function (element) {

                items.push(element)

            }

            // 出栈操作

            // 出栈操作应该是将栈顶的元素删除, 并且返回. 因此, 我们这里直接从数组中删除最后一个元素, 并且将该元素返回就可以了

            this.pop = function () {

                return items.pop()

            }

            // peek操作

            //  peek方法是一个比较常见的方法, 主要目的是看一眼栈顶的元素.

            // 注意: 和pop不同, peek仅仅的瞥一眼栈顶的元素, 并不需要将这个元素从栈顶弹出.

            this.peek = function () {

                return items[items.length - 1]

            }

            // 判断栈中的元素是否为空

            // 直接判断数组中的元素个数是为0, 为0返回true, 否则返回false

            this.isEmpty = function () {

                return items.length == 0

            }

            // 获取栈中元素的个数

            // 因为我们使用的是数组来作为栈的底层实现的, 所以直接获取数组的长度即可.(也可以使用链表作为栈的顶层实现)

            this.size = function () {

                return items.length

            }

        }

        var Stack=new Stack()

 

  • 十进制转二进制:
  • 为什么需要十进制转二进制?
  • 现实生活中,我们主要使用十进制。
  • 但在计算科学中,二进制非常重要,因为计算机里的所有内容都是用二进制数字表示的(0和1)。
  • 没有十进制和二进制相互转化的能力,与计算机交流就很困难。
  • 如何实现十进制转二进制?
  • 要把十进制转化成二进制,我们可以将该十进制数字和2整除(二进制是满二进一),直到结果是0为止。
  • 举个例子,把十进制的数字10转化成二进制的数字,过程大概是这样:

 

   <script>

        // 十进制转换成二进制

        function change(number, m) {

            while (number > 0) {

                var a = number % m

                number =parseInt( number / m)

                 Stack.push(a)

            }

            var str = ""

            while (!Stack.isEmpty()) {

                str += Stack.pop()

            }

            return str

        }

       

       

        var res = change(20, 2)

        console.log(res)

    </script>

 

 

 

练习一下:

创建一个栈

function Stack() {

    // 栈中的属性

    var items = []

    // 栈相关的方法

    // 压栈操作

    //  我们的实现是将最新的元素放在了数组的末尾, 那么数组末尾的元素就是我们的栈顶元素

    this.push = function (element) {

        items.push(element)

    }

    // 出栈操作

    // 出栈操作应该是将栈顶的元素删除, 并且返回. 因此, 我们这里直接从数组中删除最后一个元素, 并且将该元素返回就可以了

    this.pop = function () {

        return items.pop()

    }

    // peek操作

    // - peek方法是一个比较常见的方法, 主要目的是看一眼栈顶的元素.

    // 注意: 和pop不同, peek仅仅的瞥一眼栈顶的元素, 并不需要将这个元素从栈顶弹出.

    this.peek = function () {

        return items[items.length - 1]

    }

    // 判断栈中的元素是否为空

    // 直接判断数组中的元素个数是为0, 为0返回true, 否则返回false

    this.isEmpty = function () {

        return items.length == 0

    }

    // 获取栈中元素的个数

    // 因为我们使用的是数组来作为栈的底层实现的, 所以直接获取数组的长度即可.(也可以使用链表作为栈的顶层实现)

    this.size = function () {

        return items.length

    }

}

var Stack=new Stack();

 

第一题:括号匹配

//思路:将输入的字符串中所有括号存入新字符串中;遍历新字符串,将所有的左括号全部入栈,右括号都出栈;判断栈内是否为空,如果为空就返回false;如果不为空就将遍历取出的每个元素与栈内的栈顶元素相比较,如果括号成对就pop出栈,最后在判断栈内是否为空,如果为空就返回true(配对成功),不为空就返回false

   <script>

        function match(str) {

            var restr = ""

            //遍历输入得字符串将所有括号存入新字符串中

            for (var i = 0; i < str.length; i++) {

                if (str[i] == "(" || str[i] == ")" ||

                    str[i] == "[" || str[i] == "]" ||

                    str[i] == "{" || str[i] == "}") {

                    restr += (str[i])

                }

                //遍历新字符串,如果是左括号就入栈,是右括号就出栈

            }

            for (var j = 0; j < restr.length; j++) {

                if (restr[j] == "(" || restr[j] == "{" || restr[j] == "[") {

                    Stack.push(restr[j])

                   

                    continue

                }

 //判断栈内是否为空

                if (!Stack.isEmpty()) {

                        //如果栈内不为空,就将每个栈顶与其比较

                        switch (Stack.peek() + restr[j]) {

                            //匹配就将他移除

                            case "()":

                                Stack.pop();

                                break;

                            case "{}":

                                Stack.pop();

                                break;

                            case "[]":

                                Stack.pop();

                                break;

                                //不匹配就返回False

                            default:

                                return false

                               

                        }

                    } else {

                        //如果栈为空(就是没有左括号)返回false

                        return false

                    }

            }

            //栈为空,匹配成功,返回true

            return Stack.isEmpty()

        }

        console.log(match("()[]"))

    </script>

 

第二题:判断回文数

 <!-- 回文数:正读反读都能读通的数据 -->

   思路:将传入的字符串全部入栈,再将其全部出栈保存到新字符串中;比较两个字符串是否一致,来判断是否是回文数

   <script>

        function huiwen(str){

            var restr=""

            //将字符串的每一个元素入栈

            for(var i=0;i<str.length;i++){

                Stack.push(str[i])

            }

            //将所有元素出栈,保存到新的字符串中

            while(!Stack.isEmpty()){

                restr+=Stack.pop()

            }

            //比较两个字符串:如果一样就返回true 不一样就返回false

            if(str==restr){

                return true

            }else{

                return false

            }

        }

        console.log(huiwen("123421"))

    </script>

第三题:十进制与任意进制的转换

//思路:[形参一(十进制数),形参二(进制数)]

如果形参一大于形参二,将形参一重复的被形参二取余,将余数push到栈内;每次取余后都要除形参二取整

如果形参一小于形参二,不够除就直接将形参一push到栈中  注意:16进制时,10==>A,11==>B,12==>C,13==>D,14==>E

最后将栈中的元素全部pop出来,存入字符串中返回

   <script>

        function change(number, m) {

            //定义空字符串保存结果

            var str = ""

            while (number > 0) {

                //被除数小于除数的就直接入栈

                if (number < m) {

                    //超过10的用字母表示

                    var arr = ["A", "B", "C", "D", "E"]

                    if (number >= 10) {

                        var a = number - 10

                        var re = arr[a]

                    } else {

                       var  re = number

                    }

                    Stack.push(re)

                    break

                } else {

                    //被除数与除数求余,余数入栈

                    var res = number % m

                        number = parseInt(number / m)

                        Stack.push(res)

               

                }

            }

            //将栈中的元素转换成字符串并返回

            while (!Stack.isEmpty()) {

                str += Stack.pop()

            }

            return str

        }

        // console.log(1111)

        console.log(change(225, 16))

    </script>

 

第四题:佩斯糖果

//思路:将sweetBox中的所有元素都出栈,并判断起元素是否时我们想要的,如果是就push到新的栈中;如果不是就不做任何操作。将新栈中的元素重新再push到sweetBox中

   <script>

        function clear() {

            var stack = new Stack();

            //取出sweetBox中的所有元素

            while (!sweetBox.isEmpty()) {

                var res = sweetBox.pop()

                //去除yellow,剩下的进入一个新栈中

                if (res == "yellow") {

                } else {

                    stack.push(res)

                }

            }

            //将新栈中的push到sweetBox中

            while(!stack.isEmpty()){

                var res2=stack.pop()

                sweetBox.push(res2)

            }

            //返回sweetBox

            return sweetBox

        }

        console.log(clear())

    </script>

 

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