本文共 4518 字,大约阅读时间需要 15 分钟。
在上一篇文章中,我们了解并学习了JavaScript使用不同的方法来定义栈数据结构,那么本章就是使用JavaScript的栈数据结构来解决一些问题的举例。
栈的实际应用非常广泛。在回溯问题中,它可以存储访问过的任务或路径、撤销的操作(后面的章节会讲述如何应用这个例子)。Java和C#用栈来存储变量和方法调用,特别是处理递归算法时,有可能抛出一个栈溢出异常(后面的章节也会介绍)。
既然我们已经了解了Stack类的用法,不妨用它来解决一些计算机科学问题。本章就介绍如何解决十进制转二进制问题,以及任意进制转换的算法。
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。
要把十进制转化成二进制,我们可以将该十进制数除以2(二进制是满二进一)并对商取整,直到结果是0为止。
举个例子,把十进制的数10转化成二进制的数字,过程大概是如下这样。
大学的计算机课一般都会先教这个进制转换。下面是对应的算法描述。function decimalToBinary(decNumber){ // 这里使用上一章节声明的栈类 const remStack = new Stack(); let number = decNumber; let rem; let binaryString = ''; while(number > 0){ //{1} rem = Math.floor(number % 2); //{2} remStack.push(rem); //{3} number = Math.floor(number / 2); //{4} } while(!remStack.isEmpty()){ //{5} binaryString += remStack.pop().toString(); } return binaryString;}
在这段代码里,当除法的结果不为0时(行{1}),我们会获得一个余数,并放到栈里(行{2}、行{3})。然后让结果继续除以2(行{4})。
另外需注意:JavaScript有数值类型,但是它不会区分整数和浮点数。因此,要使用Math.floor函数仅返回除法运算结果的整数部分。
最后,用pop方法把栈中的元素都移除,把出栈的元素连接成字符串(行{5})。用刚才写的算法做一些测试,使用以下代码把结果输出到控制台里。
完整代码
class Stack { constructor() { this.count = 0; this.items = { }; } push (element) { this.items[this.count] = element; this.count++; } size () { return this.count; } isEmpty () { return this.count === 0; } pop () { if (this.isEmpty()) { // {1} return undefined; } this.count--; //{2} const result = this.items[this.count]; //{3} delete this.items[this.count]; //{4} return result; //{5} } peek () { if (this.isEmpty()) { return undefined; } return this.items[this.count - 1]; } clear () { this.items = { }; this.count = 0; //当然我们也可以遵循LIFO原则,使用下面的逻辑来移除栈中所有的元素。 // while(1this.isEmpty()){ // this.pop(); // } } toString () { if (this.isEmpty()) { return ''; } let objString = `${ this.items[0]}`; //{1} for (let i = 1; i < this.count; i++) { //{2} objString = `${ objString},${ this.items[i]}`; //{3} } return objString; }}function decimalToBinary (decNumber) { // 这里使用上一章节声明的栈类 const remStack = new Stack(); let number = decNumber; let rem; let binaryString = ''; while (number > 0) { //{1} rem = Math.floor(number % 2); //{2} remStack.push(rem); //{3} number = Math.floor(number / 2); //{4} } while (!remStack.isEmpty()) { //{5} binaryString += remStack.pop().toString(); } return binaryString;}console.log(decimalToBinary(10)); //1010console.log(decimalToBinary(233)); //11101001console.log(decimalToBinary(1000)); //1111101000
运行一下看看
进制转换算法我们可以修改之前的算法,使之能把十进制转换成基数为2~36的任意进制。除了把十进制数除以2转成二进制数,还可以传入其他任意进制的基数为参数,就像下面的算法这样。
function baseConverter (decNumber, base) { // 这里使用上一章节声明的栈类 const remStack = new Stack(); const digits = '0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'; //{6} let number = decNumber; let rem; let binaryString = ''; //进制判断,需在范围内 if(!(base >= 2 && base <= 36)){ return ''; } while (number > 0) { rem = Math.floor(number % base); remStack.push(rem); number = Math.floor(number / base); } while (!remStack.isEmpty()) { binaryString += digits[remStack.pop()]; //{7} } return binaryString;}
我们只需要改变一个地方。
在将十进制转成二进制时,余数是0或1;
在将十进制转成八进制时,余数是0 ~ 7;
但是将十进制转成十六进制时,余数是0~9加上A、B、C、D、E和F(对应10、11、12、13、14和15)。
因此,我们需要对栈中的数字做个转化才可以(行{6}和行{7})。因此,从十一进制开始,字母表中的每个字母将表示相应的基数。字母A代表基数11,B代表基数12,以此类推。
可以使用之前的算法,输出结果如下。console.log(baseConverter(10345, 2)); //10100001101001console.log(baseConverter(10345, 8)); //24151console.log(baseConverter(10345, 16)); //2869console.log(baseConverter(10345, 35)); //8FK
到这里的呢,本章的进制转换应用实例就差不多完了,其实除了本例子还有许多应用的场景,例如平衡圆括号和汉诺塔等。
若看过模板引擎源码,知道编译原理的朋友肯定也在里面看到了栈结构的应用,著名的mustache.js,还有vue的模板也是用到了栈的哦。
本系列文章主要讲述JavaScript栈数据结构(Stack)类能解决什么问题,数据栈类的文章共三篇,本文也是第三篇。
从1 - 3篇的文章里,讲述了栈这一数据结构的相关知识。我们使用数组和一个JavaScript对象自己实现了栈,还讲解了如何用push和pop往栈里添加和移除元素。我们比较了创建Stack类的不同方法,并分别列举了优点和缺点。我们还学习了用栈来解决计算机科学中最著名的问题之一。
工欲善其事,必先利其器。
这作为一个JavaScript栈数据结构的第三篇文章,主要目的是使用Stack来解决问题,本系列也会持续进行更新的。
剧透:下一章讲述队列。它和栈有很多相似之处,但有个重要区别:队列里的元素不遵循后进先出原则。
有问题请留言或者@博主,谢谢支持o( ̄︶ ̄)o~
感谢您的阅读,如果此文章或项目对您有帮助,若可以的话请给个一键三连吧!
GitHub有开源项目,需要的小伙伴可以顺手star一下!
GitHub: https://github.com/langyuxiansheng
转载地址:http://spjef.baihongyu.com/