栈与队列的理解以及应用场景

1.栈

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表，限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

表尾这一端被称为栈顶，相反地另一端被称为栈底，向栈顶插入元素被称为进栈、入栈、压栈，从栈顶删除元素又称作出栈

所以其按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据，具有记忆作用

实现一个栈：

class Stack {
  constructor() {
    this.items = [];
  }

  /**
   * 添加一个（或几个）新元素到栈顶
   * @param {*} element 新元素
   */
  push(element) {
    this.items.push(element);
  }

  /**
   * 移除栈顶的元素，同时返回被移除的元素
   */
  pop() {
    return this.items.pop();
  }

  /**
   * 返回栈顶的元素，不对栈做任何修改（这个方法不会移除栈顶的元素，仅仅返回它）
   */
  peek() {
    return this.items[this.items.length - 1];
  }

  /**
   * 如果栈里没有任何元素就返回true,否则返回false
   */
  isEmpty() {
    return this.items.length === 0;
  }

  /**
   * 移除栈里的所有元素
   */
  clear() {
    this.items = [];
  }

  /**
   * 返回栈里的元素个数。这个方法和数组的length属性很类似
   */
  size() {
    return this.items.length;
  }
}

关于栈的操作主要的方法如下：

• push：入栈操作
• pop：出栈操作

二.队列

跟栈十分相似，队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。

进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头，当队列中没有元素时，称为空队列

在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出

简单实现一个队列，如下：

class Queue {
  constructor() {
    this.list = [];
    this.frontIndex = 0;
    this.tailIndex = 0;
  }
  enqueue(item) {
    this.list[this.tailIndex++] = item;
  }
  unqueue() {
    const item = this.list[this.frontIndex];
    this.frontIndex++;
    return item;
  }
}

三.应用场景

栈

借助栈的先进后出的特性，可以简单实现一个逆序输出的功能，首先把所有元素依次入栈，然后把所有元素出栈并输出

包括编译器的在对输入的语法进行分析的时候，例如”()”、”{}”、”[]”这些成对出现的符号，借助栈的特性，凡是遇到括号的前半部分，即把这个元素入栈，凡是遇到括号的后半部分就比对栈顶元素是否该元素相匹配，如果匹配，则前半部分出栈，否则就是匹配出错

包括函数调用和递归的时候，每调用一个函数，底层都会进行入栈操作，出栈则返回函数的返回值

生活中的例子，可以把乒乓球盒比喻成一个堆栈，球一个一个放进去（入栈），最先放进去的要等其后面的全部拿出来后才能出来（出栈），这种就是典型的先进后出模型

队列

当我们需要按照一定的顺序来处理数据，而该数据的数据量在不断地变化的时候，则需要队列来帮助解题

队列的使用广泛应用在广度优先搜索中，例如层次遍历一个二叉树的节点值

生活中的例子，排队买票，排在队头的永远先处理，后面的必须等到前面的全部处理完毕再进行处理，这也是典型的先进先出模型

参考文献

• https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%88/12808149
• https://baike.baidu.com/item/%E9%98%9F%E5%88%97/14580481