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javascript的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧

defcon / 2048人閱讀

摘要：棧不管是在哪個(gè)語(yǔ)言，，還有咱們的都有這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，很多從別的行業(yè)轉(zhuǎn)開(kāi)發(fā)的朋友都會(huì)經(jīng)過(guò)這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。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。移除棧頂?shù)脑?，同時(shí)返回被移除的元素。

棧：不管是在哪個(gè)語(yǔ)言，c/c++,java,python，還有咱們的javascript都有這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，很多從別的行業(yè)轉(zhuǎn)開(kāi)發(fā)的朋友都會(huì)經(jīng)過(guò)這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。

棧：一種遵從后進(jìn)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，新元素都靠近棧頂，舊元素都接近棧底。

在現(xiàn)實(shí)生活中也能發(fā)現(xiàn)很多棧的例子。例如，下圖里的一摞書(shū)或者餐廳里堆放的盤子。
棧也被用在編程語(yǔ)言的編譯器和內(nèi)存中保存變量、方法調(diào)用等。

創(chuàng)建一個(gè)棧 （直接用ES6的class來(lái)寫(xiě)吧）

先熟悉一下棧的一些方法：

push(element(s)) ：添加一個(gè)（或幾個(gè)）新元素到棧頂。
pop() ：移除棧頂?shù)脑?，同時(shí)返回被移除的元素。
peek() ：返回棧頂?shù)脑?，不?duì)棧做任何修改（這個(gè)方法不會(huì)移除棧頂?shù)脑?，僅僅返回它）。
isEmpty() ：如果棧里沒(méi)有任何元素就返回 true ，否則返回 false 。
clear() ：移除棧里的所有元素。
size() ：返回棧里的元素個(gè)數(shù)。這個(gè)方法和數(shù)組的 length 屬性很類似。
class Stack {
    constructor () {
        this.items = []; //{1}
    }
    push(element) {
        this.items.push(element);
    }
    pop() {
        this.items.pop();
    ｝
    peek() {
        return items[items.length-1];
    }
    isEmpty() {
        return items.length == 0;
    }
    size() {
        return items.length;
    }
    clear() {
        items = [];
    }
    print() {
        console.log(items);
    }
}

盡管代碼看起來(lái)更簡(jiǎn)潔、更漂亮，變量 items 卻是公共的。ES6的類是基于原型的。雖然基
于原型的類比基于函數(shù)的類更節(jié)省內(nèi)存，也更適合創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例，卻不能夠聲明私有屬性（變量）
或方法。而且，在這種情況下，我們希望 Stack 類的用戶只能訪問(wèn)暴露給類的方法。否則，就有
可能從棧的中間移除元素（因?yàn)槲覀冇脭?shù)組來(lái)存儲(chǔ)其值），這不是我們希望看到的。

1. 用ES6的限定作用域 Symbol 實(shí)現(xiàn)類

ES6新增了一種叫作 Symbol 的基本類型，它是不可變的，可以用作對(duì)象的屬性?？纯丛趺从?br>它來(lái)在 Stack 類中聲明 items 屬性：

let _items = Symbol(); //{1}
class Stack {
    constructor () {
        this[_items] = []; //{2}
    }
    //Stack方法
}

在上面的代碼中，我們聲明了 Symbol 類型的變量 _items （行 {1} ），在類的 constructor 函
數(shù)中初始化它的值（行 {2} ）。要訪問(wèn) _items ，只需把所有的 this.items 都換成 this[_items] 。
這種方法創(chuàng)建了一個(gè)假的私有屬性，因?yàn)镋S6新增的 Object.getOwnPropertySymbols 方
法能夠取到類里面聲明的所有 Symbols 屬性。下面是一個(gè)破壞 Stack 類的例子：

let stack = new Stack();
stack.push(5);
stack.push(8);
let objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(stack);
console.log(objectSymbols.length); // 1
console.log(objectSymbols); // [Symbol()]
console.log(objectSymbols[0]); // Symbol()
stack[objectSymbols[0]].push(1);
stack.print(); // 輸出 5, 8, 1

從以上代碼可以看到，訪問(wèn) stack[objectSymbols[0]] 是可以得到 _items 的。并且，
_items 屬性是一個(gè)數(shù)組，可以進(jìn)行任意的數(shù)組操作，比如從中間刪除或添加元素。我們操作的
是棧，不應(yīng)該出現(xiàn)這種行為。

2. 用ES6的 WeakMap 實(shí)現(xiàn)類

有一種數(shù)據(jù)類型可以確保屬性是私有的，這就是 WeakMap 。我們會(huì)在第7章深入探討 Map 這
種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在只需要知道 WeakMap 可以存儲(chǔ)鍵值對(duì)，其中鍵是對(duì)象，值可以是任意數(shù)據(jù)類型。

如果用 WeakMap 來(lái)存儲(chǔ) items 變量， Stack 類就是這樣的：

const items = new WeakMap(); //{1}
class Stack {
    constructor () {
        items.set(this, []); //{2}
    }
    push(element) {
        let s = items.get(this); //{3}
        s.push(element);
    }
    pop() {
        let s = items.get(this);
        let r = s.pop();
        return r;
    }
    //其他方法
}

行 {1} ，聲明一個(gè) WeakMap 類型的變量 items 。
行 {2} ，在 constructor 中，以 this （ Stack 類自己的引用）為鍵，把代表?xiàng)５臄?shù)組存入 items。
行 {3} ，從 WeakMap 中取出值，即以 this 為鍵（行 {2} 設(shè)置的）從 items 中取值。
現(xiàn)在我們知道， items 在 Stack 類里是真正的私有屬性了，但還有一件事要做。 items 現(xiàn)在
仍然是在 Stack 類以外聲明的，因此誰(shuí)都可以改動(dòng)它。我們要用一個(gè)閉包（外層函數(shù)）把 Stack
類包起來(lái)，這樣就只能在這個(gè)函數(shù)里訪問(wèn) WeakMap ：

let Stack = (function () {
    const items = new WeakMap();
    class Stack {
        constructor () {
            items.set(this, []);
        }
        //其他方法
    }
    return Stack; //{4}
})();

當(dāng) Stack 函數(shù)里的構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用時(shí)，會(huì)返回 Stack 類的一個(gè)實(shí)例（行 {4} ）。

一個(gè)例子（把十進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換成任意進(jìn)制的數(shù)）

function baseConverter(decNumber, base){
    var remStack = new Stack(),
        rem,
        baseString = "",
        digits = "0123456789ABCDEF"; //{5}
    while (decNumber > 0){
        rem = Math.floor(decNumber % base);
        remStack.push(rem);
        decNumber = Math.floor(decNumber / base);
    }
    while (!remStack.isEmpty()){
        baseString += digits[remStack.pop()]; //{6}
    }
    return baseString;
}

我們只需要改變一個(gè)地方。在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成二進(jìn)制時(shí)，余數(shù)是0或1；在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制
時(shí)，余數(shù)是0到7之間的數(shù)；但是將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成16進(jìn)制時(shí)，余數(shù)是0到9之間的數(shù)字加上A、B、C、
D、E和F（對(duì)應(yīng)10、11、12、13、14和15）。因此，我們需要對(duì)棧中的數(shù)字做個(gè)轉(zhuǎn)化才可以（行
{5} 和行 {6} ）。

參考：《Javascript數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

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