数组是一个线性结构，并且可以在数组的任意位置插入和删除元素。 但是有时候，我们为了实现某些功能，必须对这种任意性加以限制。 栈和队列就是比较常见的受限的线性结构。
什么是栈
栈是一种常见的严格限制处理顺序的线性表数据结构，遵循后进先出LIFO（last in first out）原则。
- 其限制是仅允许在栈的一端进行插入和删除运算，这一端被称为栈顶。相对地，把另一端称为栈底。
- 向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素。
- 从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
如下图所示：
栈的特点：先进后出，后进先出。
栈的使用场景有：
- 编程语言的内存管理
- 函数调用时的上下文管理
- 深度优先搜索 DFS
程序中的栈结构
- 函数调用栈：A(B(C(D())))： 即 A 函数中调用 B，B 调用 C，C 调用 D；在 A 执行的过程中会将 A 压入栈，随后 B 执行时 B 也被压入栈，函数 C 和 D 执行时也会被压入栈。所以当前栈的顺序为：A->B->C->D（栈顶）；函数 D 执行完之后，会弹出栈被释放，弹出栈的顺序为 D->C->B->A;
- 递归： 为什么没有停止条件的递归会造成栈溢出？比如函数 A 为递归函数，不断地调用自己（因为函数还没有执行完，不会把函数弹出栈），不停地把相同的函数 A 压入栈，最后造成栈溢出（Queue Overfloat）。
栈结构实现
栈常见的操作
push()添加一个新元素到栈顶位置。pop()移除栈顶的元素，同时返回被移除的元素。peek()返回栈顶的元素，不对栈做任何修改（该方法不会移除栈顶的元素，仅仅返回它）。isEmpty()如果栈里没有任何元素就返回true，否则返回false。size()返回栈里的元素个数。这个方法和数组的length属性类似。toString()将栈结构的内容以字符串的形式返回。
JavaScript 代码实现栈结构
// 栈结构的封装
class Stack {
constructor() {
this.items = []
}
// 进栈
push(item) {
this.items.push(item)
}
// 出栈
pop() {
return this.items.pop()
}
// 查看栈顶元素
peek() {
return this.items[this.items.length - 1]
}
// 判断栈是否为空,返回true或false
isEmpty() {
return this.items.length === 0
}
// 获取栈中元素的个数
size() {
return this.items.length
}
// 返回以字符串形式的栈内元素数据
toString() {
return this.items.join(' ')
}
}
测试封装的栈结构
const stack = new Stack();
// push() 测试
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
console.log(stack.items); //--> [1, 2, 3]
// pop() 测试
console.log(stack.pop()); //--> 3
// peek() 测试
console.log(stack.peek()); //--> 2
// isEmpty() 测试
console.log(stack.isEmpty()); //--> false
// size() 测试
console.log(stack.size()); //--> 2
// toString() 测试
console.log(stack.toString()); //--> 1 2
栈结构的简单应用
利用栈结构的特点封装实现十进制转换为二进制的方法。
代码实现
function dec2bin(dec) {
// 生成一个栈
const stack = new Stack()
// 不确定循环次数时，使用 while 循环
while(dec > 0) {
stack.push(dec % 2) // 获取余数，放入栈中
dec = Math.floor(dec / 2) // 向下取整
}
let binaryString = ''
while(!stack.isEmpty()) {
binaryString += stack.pop() // 出栈
}
return binaryString
}
console.log(dec2bin(100)) // 1100100
Leetcode题目
单调栈
