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PHP資料結構基礎之棧

不言

Jul 06, 2018 pm 05:06 PM

laravelphp資料結構堆疊佇列

這篇文章主要介紹了關於PHP資料結構基礎之棧，有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下

堆疊和佇列

棧和佇列和之前講到的實戰PHP資料結構基礎之雙鍊錶一樣都是線性結構。

堆疊有什麼特點

堆疊遵循後進先出的原則(LIFO)。這意味著棧只有一個出口用來壓入元素和彈出元素，當我們執行壓入或彈出操作的時候要注意棧是否已滿或棧是否是空的。

常見運算

還是廢話不多說，直接來看我們對堆疊執行的常用操作。

push
pop
top
isEmpty
...

PHP實作

首先我們定義一個StackInterface。

interface StackInterface
{
    public function push(string $item);
    public function pop();
    public function top();
    public function isEmpty();
}

來看基於陣列的堆疊實作

class ArrStack implements StackInterface
{
    private $stack;
    private $limit;

    public function __construct(int $limit = 20)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->stack = [];
    }

    public function __get($val)
    {
        return $this->$val;
    }

    public function push(string $data = null)
    {
        if (count($this->stack) < $this->limit) {
            array_push($this->stack, $data);
        } else {
            throw new \OverflowException(&#39;stack is overflow&#39;);
        }
    }

    public function pop()
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException(&#39;stack is empty&#39;);
        } else {
            return array_pop($this->stack);
        }
    }

    public function isEmpty()
    {
        return empty($this->stack);
    }

    public function top()
    {
        return end($this->stack);
    }

得益於PHP強大的array結構，我們輕而易舉的寫出來了堆疊的基本操作方法。果然全世界最好的語言名不虛傳。

那有同學說了，你說堆疊和之前的鍊錶都是線性結構，那可不可以直接使用鍊錶實作堆疊呢？這個問題非常犀利啊，答案是可以的。

可能機智的同學已經猜到了，我之前已經定義了一個棧接口，那棧的實現肯定不止只有上面一種哈。來看基於鍊錶的實作。

class LinkedListStack implements StackInterface
{
    private $stack;
    private $limit;

    public function __construct(int $limit)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->stack = new LinkedList();
    }

    public function top()
    {
        return $this->stack->getNthNode($this->stack->getSize() - 1)->data;
    }

    public function isEmpty()
    {
        return $this->stack->getSize() === 0;
    }

    public function pop()
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException(&#39;stack is empty&#39;);
        } else {
            $lastItem = $this->top();
            $this->stack->deleteLast();

            return $lastItem;
        }
    }

    public function push(string $item)
    {
        if ($this->stack->getSize() < $this->limit) {
            $this->stack->insert($item);
        } else {
            throw new \OverflowException(&#39;stack is overflow&#39;);
        }
    }

裡面涉及到了之前的鍊錶實現，不了解細節的同學可以去這裡看看。有同學又問，那棧到底有什麼用？這個問題非常好，來看一個需求。

請實作一個數學表達式檢查類，輸入一個下面表達式，預期結果為true。

"8 * (9 -2) + { (4 * 5) / ( 2 * 2) }

下面的為false。

"5 * 8 * 9 / ( 3 * 2 ) )"

下面的也為false。

"[{ (2 * 7) + ( 15 - 3) ]"

自己想一下，再往下看實作。

class ExpressionChecker
{
    //$expressions[] = "8 * (9 -2) + { (4 * 5) / ( 2 * 2) }";
    //$expressions[] = "5 * 8 * 9 / ( 3 * 2 ) )";
    //$expressions[] = "[{ (2 * 7) + ( 15 - 3) ]";

    public function check(string $expression): bool
    {
        $stack = new \SplStack();

        foreach (str_split($expression) as $item) {
            switch ($item) {
                case '{':
                case '[':
                case '(':
                    $stack->push($item);
                    break;

                case '}':
                case ']':
                case ')':
                    if ($stack->isEmpty()) return false;

                    $last = $stack->pop();

                    if (
                        $item == '{' && $last != '}' ||
                        $item == '(' && $last != ')' ||
                        $item == '[' && $last != ']'
                    )
                        return false;

                    break;
            }
        }

        if ($stack->isEmpty()) {
            return true;
        }

        return false;
    }
}