堆疊是一種簡單的線性資料結構，其工作原理類似於一堆盤子？ ️。它遵循後進先出 (LIFO) 原則。將其視為一堆盤子：您只能添加或刪除堆頂部的盤子。
為了更好地理解棧，讓我們來一趟短暫的想像之旅吧？ .
想像您在高檔餐廳??️，廚房工作人員正在為忙碌的夜晚做準備???。在餐具區，有一疊高高的盤子等待使用。當食客到來、訂單紛至沓來時，工作人員會從最上面的盤子中取出盤子。當添加乾淨的盤子時，它們會直接放在上面。這個簡單的系統確保了堆疊底部放置時間最長的盤子最後被使用，而頂部剛清潔過的盤子首先被使用✨。
本質上，這就是堆疊資料結構的工作原理。堆疊是一種遵循後進先出 (LIFO) 原則的線性資料結構。就像我們的一堆盤子一樣，最後添加到堆疊中的項目是第一個被刪除的項目。
在這個關於堆疊資料結構的綜合教程中，我們將透過簡單、適合初學者的方法探索以下主題：
你準備好了嗎？讓我們深入了解
堆疊是一種遵循後進先出（LIFO）原則的線性資料結構。這意味著最後加入堆疊的元素將是第一個被刪除的元素。將其想像為一疊書：您只能新增或刪除書堆頂部的書。
在我們繼續流程並編寫一些程式碼之前，了解在哪裡以及在哪裡不使用 Stack 是很有幫助的。下表詳細列出了堆疊的優缺點。
| Pros | Cons |
|---|---|
| Simple and easy to implement | Limited access (only top element is directly accessible) |
| Efficient for Last-In-First-Out (LIFO) operations | Not suitable for random access of elements |
| Constant time O(1) for push and pop operations | Can lead to stack overflow if not managed properly |
| Useful for tracking state in algorithms (e.g., depth-first search) | Not ideal for searching or accessing arbitrary elements |
| Helps in memory management (e.g., call stack in programming languages) | Fixed size in some implementations (array-based stacks) |
| Useful for reversing data | May require resizing in dynamic implementations, which can be costly |
| Supports recursive algorithms naturally | Not efficient for large datasets that require frequent traversal |
| Helps in expression evaluation and syntax parsing | Potential for underflow if pop operation is called on an empty stack |
| Useful in undo mechanisms in software | Limited functionality compared to more complex data structures |
| Efficient for certain types of data organization (e.g., browser history) | Not suitable for problems requiring queue-like (FIFO) behavior |
可以在堆疊上執行的基本操作是：
堆疊在電腦科學和軟體開發中無所不在。以下是一些常見的應用：
撤銷功能：在文字編輯器或圖形設計軟體中，每個操作都被推入堆疊。當您點擊「撤銷」時，最近的操作將從堆疊中彈出並反轉。
瀏覽器歷史記錄：當您造訪新頁面時，它將被推送到堆疊上。 「後退」按鈕會將目前頁面從堆疊中彈出，顯示上一頁。
函數呼叫堆疊：在程式語言中，函數呼叫是使用堆疊來管理的。當一個函數被呼叫時，它被壓入呼叫堆疊。當它返回時，它會彈出。
表達式計算：堆疊用於計算算術表達式，尤其是後綴表示法的表達式。
回溯演算法：在解決迷宮或解謎等問題中，堆疊可以追蹤所採取的路徑，以便在需要時輕鬆回溯。
現在，讓我們用 JavaScript 實作一個 Stack。重要的是要知道在 JavaScript 中實作堆疊有不同的方法。實作堆疊的常見方法之一是使用數組，另一種方法是使用鍊錶。在本文中，我們將使用鍊錶（單鍊錶）實作堆疊。
我希望你還記得鍊錶是如何運作的嗎？您可能需要查看我們本系列之前的一篇文章中的鍊錶實作。
現在，讓我們開始使用單鍊錶實作我們的堆疊。我們可以嗎？
首先，我們將建立一個 Node 類別來表示我們的堆疊單一專案。
class Node {
constructor(data) {
this.data = data;
this.next = null;
}
}
然後，我們將建立一個 Stack 類別來表示我們的堆疊。
class Stack {
constructor() {
this.top = null;
this.size = 0;
}
// Stack Operations will be implemented here ?
}
push操作將一個新元素加入到堆疊頂部。它會建立一個新的 StackNode，將其下一個指標設為目前頂部，然後更新頂部以指向這個新節點。最後，它增加了大小。
// Push element to the top of the stack
push(element) {
const newNode = new Node(element);
newNode.next = this.top;
this.top = newNode;
this.size++;
}
彈出操作從堆疊中刪除最頂層的元素。它首先檢查堆疊是否為空。如果是，則傳回錯誤訊息。否則，它刪除頂部元素，更新頂部指標到下一個節點，並減少大小。最後，它會傳回被刪除的元素。
// Remove and return the top element
pop() {
if (this.isEmpty()) {
return "Stack is empty";
}
const poppedElement = this.top.data;
this.top = this.top.next;
this.size--;
return poppedElement;
}
peek 操作會傳回頂部元素而不刪除它。它首先檢查堆疊是否為空。如果是，則傳回錯誤訊息。否則，返回頂部元素的資料。
// Return the top element without removing it
peek() {
if (this.isEmpty()) {
return "Stack is empty";
}
return this.top.data;
}
isEmpty 操作檢查堆疊是否為空。如果堆疊為空則傳回 true，否則傳回 false。
// Check if the stack is empty
isEmpty() {
return this.size === 0;
}
getSize 操作傳回堆疊的大小。它會傳回堆疊中元素的數量。
// Return the size of the stack
getSize() {
return this.size;
}
列印操作列印堆疊。它會傳回頂部元素的資料。
// Print the stack
print() {
let current = this.top;
let result = "";
while (current) {
result += current.data + " ";
current = current.next;
}
console.log(result.trim());
}
// Usage example const customStack = new CustomStack(); customStack.push(10); customStack.push(20); customStack.push(30); console.log(customStack.pop()); // 30 console.log(customStack.peek()); // 20 console.log(customStack.getSize()); // 2 console.log(customStack.isEmpty()); // false customStack.print(); // 20 10
在此實作中，我們使用鍊錶（單鍊錶）結構來表示我們的堆疊。每個元素都是一個節點，具有資料值和對下一個節點的引用。堆疊頂部始終是最近新增的節點。
堆疊是電腦科學中的基本資料結構，遵循後進先出（LIFO）原則。它們用於各種應用程序，包括管理函數呼叫、實現撤消功能以及計算算術表達式。
在本教程中，我們介紹了堆疊的基礎知識、使用它們的優缺點以及它們在 JavaScript 中的實作（使用鍊錶）。了解堆疊不僅僅是了解如何實現它們，還要認識到它們何時是解決問題的正確工具。
當您繼續軟體開發之旅時，您會發現堆疊是您解決問題的工具箱中不可或缺的工具。它們簡單而強大，掌握它們將顯著增強您設計高效演算法和資料結構的能力。
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以上是了解堆疊資料結構：在 JavaScript 中實作堆疊的逐步指南的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
