JavaScript数据结构与算法之栈与队列
投稿：hebedich
学习起因
曾经有一次在逛V2EX时，碰到这么一个帖子。
数学完全还给老师了，想学回一些基础数学，大概是高中程度的，有什么书籍推荐？
发帖的楼主大学没有高数课程，出去工作时一直在从事前端的工作。感觉到数学知识的匮乏，所以想补一补数学。
看了看帖子，感觉和我很像，因为我的专业是不开高数的，我学的也是前端。也同样感觉到了数学知识匮乏所带来的困顿。同时因为自己的数学思维实在是不怎么好，所以决定努力补习数学与计算机基础知识。
当时也有人说:”前端需要什么数据结构与算法”，但是对于这个事情我有自己的看法。
我并不认为前端不需要算法之类的知识，在我看来前端具备坚实的计算机基础，对自身发展是极其有利的。我想做程序员。而不是一辈子的初级前端和码农。
也算是给自己的勉励吧。毕竟基础决定上限，再加上自己对计算机真的很感兴趣，所以学起来就算很累，但也是很幸福的。于是去网上选购了《学习JavaScript数据结构与算法》这本书，配合着去图书馆借阅的《大话数据结构》，开始了数据结构与算法的初步学习。
JavaScipt之数组操作
接下来就是数据结构的第一部分，栈。
栈是一种遵从后进先出原则(LIFO,全称为Last In First Out)的有序集合。栈顶永远是最新的元素。
举个例子就是:栈就像放在箱子里的一叠书 你要拿下面的书先要把上面的书拿开。(当然，你不能先拿下面的书。)
JavaScipt中栈的实现
首先，创建一个构造函数。
/**
* 栈的构造函数
*/
function Stack() {
// 用数组来模拟栈
var item = [];
}
栈需要有如下的方法:
push(element(s)): 添加几个元素到栈顶
pop(): 移除并返回栈顶元素
peek(): 返回栈顶元素
isAmpty: 检查栈是否为空，为空则返回true
clear: 移除栈中所有元素
size: 返回栈中元素个数。
print: 以字符串显示栈中所有内容
push方法的实现
说明: 需要往栈中添加新元素，元素位置在队列的末尾。也就是说，我们可以用数组的push方法来模拟实现。
实现:
/**
* 将元素送入栈，放置于数组的最后一位
* @param {Any} element 接受的元素，不限制类型
*/
this.push = function(element) {
items.push(element);
};
pop方法的实现
说明: 需要把栈顶元素弹出，同时返回被弹出的值。可以用数组的pop方法来模拟实现。
实现:
/**
* 弹出栈顶元素
* @return {Any} 返回被弹出的值
*/
this.pop = function() {
return items.pop();
};
peek方法的实现
说明: 查看栈顶元素，可以用数组长度来实现。
实现:
/**
* 查看栈顶元素
* @return {Any} 返回栈顶元素
*/
this.peek = function() {
return items[items.length - 1];
}
其余方法的实现
说明: 前三个是栈方法的核心，其余方法则在此一次性列出。因为下文要讲的队列，会与这部分有很大重合。
实现:
/**
* 确定栈是否为空
* @return {Boolean} 若栈为空则返回true,不为空则返回false
*/
this.isAmpty = function() {
return items.length === 0
};
/**
* 清空栈中所有内容
*/
this.clear = function() {
items = [];
};
/**
* 返回栈的长度
* @return {Number} 栈的长度
*/
this.size = function() {
return items.length;
};
/**
* 以字符串显示栈中所有内容
*/
this.print = function() {
console.log(items.toString());
};
实际应用
栈的实际应用比较多，书中有个十进制转二进制的函数。(不懂二进制怎么算的话可以百度)下面是函数的源代码。
原理就是输入要转换的数字，不断的除以二并取整。并且最后运用while循环，将栈中所有数字拼接成字符串输出。
/**
* 将10进制数字转为2进制数字
* @param {Number} decNumber 要转换的10进制数字
* @return {Number} 转换后的2进制数字
*/
function divideBy2(decNumber) {
var remStack = new Stack(),
rem,
binaryString = '';
while (decNumber > 0) {
rem = Math.floor(decNumber % 2);
remStack.push(rem);
decNumber = Math.floor(decNumber / 2);
}
while (!remStack.isAmpty()) {
binaryString += remStack.pop().toString();
}
return binaryString;
};
到此而言，栈的学习就告一段落了。因为源代码中注释较多，所以这儿就不贴出源代码的内容了。
队列
队列与栈是很相像的数据结构，不同之处在于队列是是先进先出(FIFO:First In First Out)的。
举个例子: 火车站排队买票，先到的先买。(插队的不算)，是不是很好理解了~
JavaScipt中队列的实现
队列的实现和栈很像。首先依然是构造函数:
/**
* 队列构造函数
*/
function Queue() {
var items = [];
}
队列需要有如下的方法:
enqueue(element(s)): 向队列尾部添加几个项
dequeue(): 移除队列的第一项(也就是排在最前面的项)
front(): 返回队列的第一个元素，也就是最新添加的那个
其余方法与队列相同
enqueue方法的实现
说明: 向队列尾部添加几个项。
实现:
/**
* 将元素推入队列尾部
* @param {Any} ele 要推入队列的元素
*/
this.enqueue = function(ele) {
items.push(ele);
};
dequeue方法的实现
说明: 移除队列的第一项。
实现:
/**
* 将队列中第一个元素弹出
* @return {Any} 返回被弹出的元素
*/
this.dequeue = function() {
return items.shift()
};
front方法的实现
说明: 返回队列的第一个元素，也就是最新添加的那个。
实现:
/**
* 查看队列的第一个元素
* @return {Any} 返回队列中第一个元素
*/
this.front = function() {
return items[0];
};
以上的三个方法，就是队列这种数据结构的核心方法了。其实很好理解的。
实际应用
书上的是个击鼓传花的小游戏。原理就是循环到相应位置时，队列弹出那个元素。最后留下的就是赢家。
源代码如下:
/**
* 击鼓传花的小游戏
* @param {Array} nameList 参与人员列表
* @param {Number} num 在循环中要被弹出的位置
* @return {String} 返回赢家(也就是最后活下来的那个)
*/
function hotPotato(nameList, num) {
var queue = new Queue();
for (var i = 0; i < nameList.length; i++) {
queue.enqueue(nameList[i]);
}
var eliminated = '';
while (queue.size() > 1) {
for (var i = 0; i < num; i++) {
queue.enqueue(queue.dequeue());
}
eliminated = queue.dequeue();
console.log(eliminated + " Get out!")
}
return queue.dequeue()
}
队列的学习到此就告一段落了。下一期将讲述另外一种数据结构: 链表。
感想
很多时候看书，直接看算法导论或者一些数据结构的书，都是很迷糊的。后来才发现，看书从自己能看懂的开始，由浅入深才是适合自己的学习方式。