堆栈是一种简单的线性数据结构，其工作原理就像一堆盘子？️。它遵循后进先出 (LIFO) 原则。将其视为一堆盘子：您只能添加或删除堆顶部的盘子。

为了更好的理解栈，让我们来一次短暂的想象之旅吧？.
想象一下您在一家高档餐厅??️，厨房工作人员正在为忙碌的夜晚做准备??‍?。在餐具区，有一大堆盘子等待使用。当食客到来、订单纷至沓来时，工作人员会从最上面的盘子中取出盘子。当添加干净的盘子时，它们会直接放在上面。这个简单的系统确保了位于堆栈底部的放置时间最长的盘子最后被使用，而顶部刚清洁过的盘子首先被使用✨。

本质上，这就是堆栈数据结构的工作原理。堆栈是一种遵循后进先出 (LIFO) 原则的线性数据结构。就像我们的一堆盘子一样，添加到堆栈中的最后一个项目是第一个被删除的项目。

目录

在这个关于堆栈数据结构的综合教程中，我们将通过简单、适合初学者的方法探索以下主题：

1. 什么是堆栈？
2. 使用堆栈的优点和缺点
3. 堆栈的实际应用
4. 堆栈上的关键操作
5. JavaScript 中的堆栈实现
6. 结论

你准备好了吗？让我们深入探讨

什么是堆栈？

堆栈是一种遵循后进先出（LIFO）原则的线性数据结构。这意味着最后添加到堆栈的元素将是第一个被删除的元素。将其想象为一摞书：您只能从书堆顶部添加或删除书籍。

使用堆栈的优点和缺点

在我们继续流程并编写一些代码之前，了解在哪里以及在哪里不使用堆栈是很有帮助的。下表详细给出了堆栈的明确优缺点。

堆栈上的关键操作

可以在堆栈上执行的基本操作是：

1. push()：将一个元素添加到栈顶。
2. pop()：从堆栈中删除最顶层的元素。
3. peek()：返回栈顶元素，但不删除它。
4. isEmpty()：检查堆栈是否为空。
5. size()：返回栈中元素的数量。

堆栈的实际应用

堆栈在计算机科学和软件开发中无处不在。以下是一些常见的应用：

1. 撤消功能：在文本编辑器或图形设计软件中，每个操作都被推入堆栈。当您点击“撤消”时，最近的操作将从堆栈中弹出并反转。

2. 浏览器历史记录：当您访问新页面时，它将被推送到堆栈上。 “后退”按钮将当前页面从堆栈中弹出，显示上一页。

3. 函数调用堆栈：在编程语言中，函数调用是使用堆栈来管理的。当一个函数被调用时，它被压入调用栈。当它返回时，它会弹出。

4. 表达式计算：堆栈用于计算算术表达式，特别是后缀表示法的表达式。

5. 回溯算法：在解决迷宫或解谜等问题中，堆栈可以跟踪所采取的路径，以便在需要时轻松回溯。

JavaScript 中的堆栈实现

现在，让我们用 JavaScript 实现一个 Stack。重要的是要知道在 JavaScript 中实现堆栈有不同的方法。实现堆栈的常见方法之一是使用数组，另一种方法是使用链表。在本文中，我们将使用链表（单链表）实现堆栈。

使用链表实现堆栈

我希望你还记得链表是如何工作的吗？您可能需要查看我们本系列之前的一篇文章中的链表实现。

如何在 JavaScript 中实现单链表

最好的解决方案？ ・ 10 月 4 日

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现在，让我们开始使用单链表实现我们的堆栈。我们可以？

首先，我们将创建一个 Node 类来表示我们的堆栈单个项目。

class Node {
  constructor(data) {
    this.data = data;
    this.next = null;
  }
}

然后，我们将创建一个 Stack 类来表示我们的堆栈。

class Stack {
  constructor() {
    this.top = null;
    this.size = 0;
  }

  // Stack Operations will be implemented here ?
}

推送操作

push操作将一个新元素添加到栈顶。它创建一个新的 StackNode，将其下一个指针设置为当前顶部，然后更新顶部以指向这个新节点。最后，它增加大小。

  // Push element to the top of the stack
  push(element) {
    const newNode = new Node(element);
    newNode.next = this.top;
    this.top = newNode;
    this.size  ;
  }

流行操作

出栈操作从堆栈中删除最顶层的元素。它首先检查堆栈是否为空。如果是，则返回错误消息。否则，它删除顶部元素，更新顶部指针到下一个节点，并减少大小。最后，它返回被删除的元素。

  // 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;
  }

窥视操作

peek 操作返回顶部元素而不删除它。它首先检查堆栈是否为空。如果是，则返回错误消息。否则，返回顶部元素的数据。

  // Return the top element without removing it
  peek() {
    if (this.isEmpty()) {
      return "Stack is empty";
    }
    return this.top.data;
  }

isEmpty操作

isEmpty 操作检查堆栈是否为空。如果堆栈为空则返回 true，否则返回 false。

  // Check if the stack is empty
  isEmpty() {
    return this.size === 0;
  }

获取大小操作

getSize操作返回堆栈的大小。它返回堆栈中元素的数量。

  // Return the size of the stack
  getSize() {
    return this.size;
  }

打印操作

打印操作打印堆栈。它返回顶部元素的数据。

  // Print the stack
  print() {
    let current = this.top;
    let result = "";
    while (current) {
      result  = current.data   " ";
      current = current.next;
    }
    console.log(result.trim());
  }

使用示例

// 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

在此实现中，我们使用链表（单链表）结构来表示我们的堆栈。每个元素都是一个节点，具有数据值和对下一个节点的引用。堆栈顶部始终是最近添加的节点。

结论

堆栈是计算机科学中的基本数据结构，遵循后进先出 (LIFO) 原则。它们用于各种应用程序，包括管理函数调用、实现撤消功能以及计算算术表达式。

在本教程中，我们介绍了堆栈的基础知识、使用它们的优缺点，以及它们在 JavaScript 中的实现（使用链表）。了解堆栈不仅仅是了解如何实现它们，还要认识到它们何时是解决问题的正确工具。

当您继续软件开发之旅时，您会发现堆栈是您解决问题的工具箱中不可或缺的工具。它们简单而强大，掌握它们将显着增强您设计高效算法和数据结构的能力。

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