JavaScript資料結構之棧的用法範例

這篇文章帶給大家的內容是關於JavaScript資料結構之棧的用法範例，有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有所幫助。

堆疊

先來看一題

Leetcode 32 Longest Valid Parentheses (最長有效括號)

給定一個只包含'(' 和')' 的字串，找出最長的包含有效括號的子字串的長度。

範例1:

輸入: "(()"
輸出: 2
解釋: 最長有效括號子字串為 "()"

#範例2:

輸入: ")()())"
輸出: 4
解釋: 最長有效括號子字串為 "()()"

這題可以用動態規劃來做，也能用簡潔明了的堆疊來解決。

什麼是堆疊？

堆疊是一種先進後出（LIFO）的有序集合，新加入的元素在堆疊頂，舊元素在堆疊底部。

以下圖為例，1、2、3、4、5、6、7先後進堆疊：

建立堆疊

建立一個類別來表示堆疊：

class Stack {
    // 初始化类，创建数组 items 存放入栈元素
    constructor() {
        this.items = [];
    }
    // push 方法进行元素入栈（可同时入栈一或多个元素），无返回值
    push() {
        this.items.push(...arguments);
    }
    // pop 方法出栈一个元素，返回出栈元素
    pop() {
        return this.items.pop();
    }
    // peek 方法返回栈顶元素，不对栈本身做任何操作
    peek() {
        return this.items[this.items.length-1];
    }
    // size 方法返回栈内元素个数
    size() {
        return this.items.length;
    }
    // isEmpty 方法查看栈是否为空，返回布尔值
    isEmpty() {
        return this.items.length == 0;
    }
    // clear 方法清空栈，无返回值
    clear() {
        this.items = [];
    }
    // print 方法打印栈内元素
    print() {
        console.log(this.items.toString());
    }
}

// 测试 
let stack = new Stack();
stack.push(1,2,3,4);
stack.print(); // 1,2,3,4
stack.isEmpty(); // false
stack.size(); // 4
stack.pop(); // 4
stack.peek(); // 3
stack.clear();

注意

因為JavaScript 的類別內暫時無法定義私有成員，所以可以在類別外存取到儲存堆疊元素的陣列items，這個操作是很危險的。

stack.items; // [1, 2, 3, 4]

這時可以使用閉包和IIFE來避免，這是一個很無奈的辦法：

let Stack = (function () {
    // 使用 WeakMap 存储数组（数组存放进栈元素）
    let items = new WeakMap();
    class Stack {
        constructor() {
            items.set(this, []);
        }
        push() {
            items.get(this).push(...arguments);
        }
        // 其他方法
    }
    return Stack;
})();

let s = new Stack();
// 无法访问到 items
s.items; // undefined

WeakMap: WeakMap是類似Map的鍵值對集合，但WeakMap的鍵是弱引用的，只要不存在引用，垃圾回收機制就會回收掉佔用的內存，相當於自動刪除，而不用手動刪除。

用堆疊解題

想法：

1. 變數start存放有效括號起始下標，maxLen 存放最大長度；

2. 堆疊只存放左括號的下標，遇到左括號，將其下標存入堆疊中；

3. #遇到右括號，若此時棧為空，跳過本次循環並更新start；若棧不為空，則棧頂元素出棧；

4. #堆疊頂元素出棧後，若堆疊為空，則計算目前下標與start的距離，並更新maxLen;

5. 堆疊頂元素出棧後，若堆疊不為空，則計算目前下標和棧頂存放的下標的距離，並更新maxLen;

6. 循環遍歷直至結束。

function test(str) {
    let stack = new Stack();
    let start = 0;
    let maxLen = 0;

    for(let i=0; i<str.length; i++) {
        // 如果是左括号，下标入栈
        if (str[i] == &#39;(&#39;) {
            stack.push(i);
        } else {
            // 如果是右括号
            /* 栈内为空，说明本次有效括号匹配已结束，跳过本次循环并更新 start */
            if (stack.isEmpty()) {
                start = i+1;
                continue;
            } else {
                // 栈内不为空，则出栈一个左括号进行匹配
                stack.pop();
                // 栈顶元素出栈后，栈为空
                if (stack.isEmpty()) {
                    // 根据当前下标和 start 去更新 maxLen
                    maxLen = Math.max(maxLen, i-start+1);
                } else {
                    // 栈不为空，根据当前下标和栈顶存放的下标去更新 maxLen
                    maxLen = Math.max(maxLen, i-stack.peek());
                }
                
            }
        }       
    }
    
    return maxLen;
}

test(&#39;(()&#39;); // 2
test(&#39;)()())&#39;); // 4

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