Data Structure - Stack & Queue

Stack & Queue

當我們碰到大量資料的時候，通常都會用陣列來處理，資料結構中處理陣列有兩種較常見的方式：堆疊(stack)與佇列(queue)。

Stack

Stack 可以想像把盤子疊起來，想要拿出中間的盤子，只能先把最上面的盤子一個個拿走，LIFO

優點：

pop、push、peek： 如果只是對最尾端資料做操作，O(1)

缺點：

lookup： 要查看資料，要從尾端往前找，O(n)

使用時機 :

• 作為 Javascript runtime 的一部分，存放將要執行的程式。

• 追蹤 function 的調用，不論在哪裡調用 function，都會將調用的詳細信息存到 Stack 的最上方(push)，直到 function return 或是做完事情，從 Stack 的最上方移除(pop)。

• 資料反轉的操作。

Javascript Stack：

Array 實作

class Stack {
  constructor(){
    this.array = [];
  }
  peek() {
    return this.array[this.array.length-1];
  }
  push(value){
    this.array.push(value);
    return this;
  }
  pop(){
    this.array.pop();
    return this;
  }
}

Linked List 實作

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

class Stack {
  constructor(){
    this.top = null;
    this.bottom = null;
    this.length = 0;
  }
  peek() {
    return this.top;
  }
  push(value){
    const newNode = new Node(value);
    if (this.length === 0) {
      this.top = newNode;
      this.bottom = newNode;
    } else {
      const holdingPointer = this.top;
      this.top = newNode;
      this.top.next = holdingPointer;
    }
    this.length++;
    return this;
  }
  pop(){
    if (!this.top) {
      return null;
    }
    if (this.top === this.bottom) {
      this.bottom = null;
    }
    const holdingPointer = this.top;
    this.top = this.top.next;
    this.length--;
    return this;
  }
}

Queue

Queue 可以想像排隊，先來排在最前面的可以先離開，FIFO

優點：

enqueue、dequeue、peek： 如果只是對最前端資料做操作，O(1)

缺點：

lookup： 要查看某個位置的資料，要從最前端往後找，O(n)

使用時機 :

• 作為 Javascript runtime 的一部分，處理 異步事件的 callback function。

• 印表機的排隊

Javascript queue：

Linked List 實作

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

class Queue {
  constructor(){
    this.first = null;
    this.last = null;
    this.length = 0;
  }
  peek() {
    return this.first;
  }
  enqueue(value){
    const newNode = new Node(value);
    if (this.length === 0) {
      this.first = newNode;
      this.last = newNode;
    } else {
      this.last.next = newNode;
      this.last = newNode;
    }
    this.length++;
    return this;
  }
  dequeue(){
    if (!this.first) {
      return null;
    }
    if (this.first === this.last) {
      this.last = null;
    }
    const holdingPointer = this.first;
    this.first = this.first.next;
    this.length--;
    return this;
  }
}