数组模拟栈和队列的方法

在JavaScript中，数组(Array)是一种非常灵活的数据结构，它不仅支持随机访问，还可以通过内置方法来模拟栈(Stack)和队列(Queue)这两种常见的数据结构。本文将介绍如何使用JavaScript数组来实现栈和队列的基本操作。

数组模拟栈

栈是一种后进先出(LIFO, Last In First Out)的数据结构，主要操作包括：

push(element): 添加元素到栈顶
pop(): 移除并返回栈顶元素
peek(): 返回栈顶元素但不移除
isEmpty(): 检查栈是否为空
size(): 返回栈中元素数量

JavaScript数组原生支持这些操作：

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// 创建栈
const stack = [];

// 入栈操作
stack.push(1);    // [1]
stack.push(2);    // [1, 2]
stack.push(3);    // [1, 2, 3]

// 出栈操作
console.log(stack.pop());  // 输出3，栈变为[1, 2]

// 查看栈顶元素
console.log(stack[stack.length - 1]);  // 输出2

// 检查栈是否为空
console.log(stack.length === 0);  // false

// 获取栈大小
console.log(stack.length);  // 2

数组模拟队列

队列是一种先进先出(FIFO, First In First Out)的数据结构，主要操作包括：

enqueue(element): 添加元素到队尾
dequeue(): 移除并返回队首元素
front(): 返回队首元素但不移除
isEmpty(): 检查队列是否为空
size(): 返回队列中元素数量

使用JavaScript数组模拟队列：

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// 创建队列
const queue = [];

// 入队操作
queue.push(1);    // [1]
queue.push(2);    // [1, 2]
queue.push(3);    // [1, 2, 3]

// 出队操作
console.log(queue.shift());  // 输出1，队列变为[2, 3]

// 查看队首元素
console.log(queue[0]);  // 输出2

// 检查队列是否为空
console.log(queue.length === 0);  // false

// 获取队列大小
console.log(queue.length);  // 2

性能考虑

虽然使用数组可以方便地模拟栈和队列，但在处理大量数据时需要注意性能问题：

栈操作：push()和pop()方法的时间复杂度都是O(1)，性能很好
队列操作：push()是O(1)，但shift()是O(n)，因为需要移动所有剩余元素

对于需要频繁进行队列操作的场景，可以考虑使用专门的队列实现或链表结构来提高性能。

实际应用示例

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// 使用栈实现字符串反转
function reverseString(str) {
  const stack = [];
  for (let char of str) {
    stack.push(char);
  }
  let reversed = '';
  while (stack.length > 0) {
    reversed += stack.pop();
  }
  return reversed;
}

// 使用队列实现简单的任务调度
class TaskScheduler {
  constructor() {
    this.queue = [];
  }
  
  addTask(task) {
    this.queue.push(task);
  }
  
  runNextTask() {
    if (this.queue.length > 0) {
      const task = this.queue.shift();
      task();
    }
  }
}

通过JavaScript数组的内置方法，我们可以轻松实现栈和队列的基本功能，为算法和数据处理提供了便利的工具。