🔍 什么是栈？
栈（Stack）是一种遵循 “后进先出”（LIFO, Last In First Out） 原则的线性数据结构。它的核心操作包括：
push(x)：将元素压入栈顶pop()：弹出并返回栈顶元素peek()：查看栈顶元素但不移除isEmpty()：判断栈是否为空size：获取当前元素个数
虽然 JavaScript 中我们可以直接用数组的 push() 和 pop() 模拟栈，但真正理解栈的本质，需要亲手实现它。
本文将带你用 链表 和 数组 两种方式从零实现栈，并深入对比它们的性能与适用场景。
✍️ 实现一：基于链表的栈（LinkedListStack）
链表天然适合实现栈——只需维护一个指向“栈顶”的指针，所有操作都在头部进行，时间复杂度均为 O(1)。
class ListNode {
constructor(val) {
this.val = val;
this.next = null; // 指向下一个节点
}
}
class LinkedListStack {
#stackPeek; // 私有属性：栈顶指针
#size = 0;
constructor() {
this.#stackPeek = null;
}
push(num) {
const node = new ListNode(num);
node.next = this.#stackPeek;
this.#stackPeek = node;
this.#size++;
}
peek() {
if (!this.#stackPeek) throw new Error('栈为空');
return this.#stackPeek.val;
}
pop() {
const num = this.peek();
this.#stackPeek = this.#stackPeek.next;
this.#size--;
return num;
}
get size() {
return this.#size;
}
isEmpty() {
return this.size === 0;
}
toArray() {
let node = this.#stackPeek;
const res = new Array(this.size);
for (let i = res.length - 1; i >= 0; i--) {
res[i] = node.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
✅ 特点：
- 动态分配内存，无需预设容量；
- 所有操作稳定 O(1)；
- 使用私有字段
#封装内部状态，提升安全性。
✍️ 实现二：基于数组的栈（ArrayStack）
这是最直观、最常用的实现方式，利用 JS 数组的内置方法即可轻松完成。
class ArrayStack {
#stack; // 私有属性：内部数组
constructor() {
this.#stack = [];
}
get size() {
return this.#stack.length;
}
isEmpty() {
return this.size === 0;
}
push(num) {
this.#stack.push(num);
}
pop() {
if (this.isEmpty()) throw new Error('栈为空');
return this.#stack.pop();
}
peek() {
if (this.isEmpty()) throw new Error('栈为空');
return this.#stack[this.size - 1];
}
toArray() {
return [...this.#stack]; // 返回副本，避免外部修改
}
}
✅ 特点：
- 代码简洁，可读性强；
- 利用引擎优化，实际运行效率高；
- 支持快速调试（如直接打印数组）。
⚔️ 深度对比：链表栈 vs 数组栈
现在我们来系统比较这两种实现方式在 时间效率 和 空间效率 上的表现。
🕒 时间效率对比
| 操作 | 链表栈 | 数组栈 |
|---|---|---|
push | O(1)（稳定） | O(1) 平均，O(n) 最坏（扩容时） |
pop | O(1) | O(1) |
peek | O(1) | O(1) |
toArray | O(n) | O(n) |
关键差异：扩容行为
- 数组栈依赖动态数组，当容量不足时会触发扩容（如从 8 → 16），此时需复制所有元素，导致单次
push耗时突增。 - 链表栈每次只创建一个新节点，无扩容开销，性能更平稳。
💡 虽然数组栈最坏情况是 O(n)，但由于扩容频率低，其摊销时间复杂度仍为 O(1) ，日常使用完全够用。
💾 空间效率对比
| 维度 | 链表栈 | 数组栈 |
|---|---|---|
| 内存开销 | 较高（每个节点含额外指针） | 较低（仅存储数据） |
| 内存布局 | 离散（堆上分配） | 连续（缓存友好） |
| 空间浪费 | 无（按需分配） | 可能有（预分配未用满） |
- 链表每个节点需额外存储
next指针（通常 8 字节），在大量数据下空间开销显著。 - 数组虽可能预留空位，但整体内存利用率更高，且连续内存对 CPU 缓存更友好。
