JavaScript中的堆棧 Stack Heap 隊列 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí) 圖片講解
- 棧(stack) 棧stack為自動分配的內(nèi)存空間,它由系統(tǒng)自動釋放;
- 堆(heap) 堆heap是動態(tài)分配的內(nèi)存,大小不定也不會自動釋放。
JavaScript 中的變量分為基本類型和引用類型。
- 基本類型 (Undefined、Null、Boolean、Number和String)
- 基本類型在內(nèi)存中占據(jù)空間小、大小固定 ,他們的值保存在棧(stack)空間,是按值來訪問
- 引用類型 (對象、數(shù)組、函數(shù))
- 引用類型占據(jù)空間大、大小不固定, 棧內(nèi)存中存放地址指向堆(heap)內(nèi)存中的對象。是按引用訪問的
如下圖所示:棧內(nèi)存中存放的只是該對象的訪問地址, 在堆內(nèi)存中為這個值分配空間 。 由于這種值得大小不固定,因此不能把它們保存到棧內(nèi)存中。但內(nèi)存地址大小的固定的,因此可以將內(nèi)存地址保存在棧內(nèi)存中。 這樣,當(dāng)查詢引用類型的變量時, 先從棧中讀取內(nèi)存地址, 然后再通過地址找到堆中的值。
當(dāng)我們看到一個變量類型是已知的,就分配在棧里面,比如INT,Double等。其他未知的類型,比如自定義的類型,因為系統(tǒng)不知道需要多大,所以程序自己申請,這樣就分配在堆里面。
上方例子得知,當(dāng)我改變arr2中的數(shù)據(jù)時,arr1中數(shù)據(jù)也發(fā)生了變化,當(dāng)改變str1的數(shù)據(jù)值時,arr1卻沒有發(fā)生改變。為什么?這就是傳值與傳址的區(qū)別。
因為arr1是數(shù)組,屬于引用類型,所以它賦予給arr2的時候傳的是棧中的地址(相當(dāng)于新建了一個不同名“指針”),而不是堆內(nèi)存中的對象的值。str1得到的是一個基本類型的賦值,因此,str1僅僅是從arr1堆內(nèi)存中獲取了一個數(shù)值,并直接保存在棧中。arr1、arr2都指向同一塊堆內(nèi)存,arr2修改的堆內(nèi)存的時候,也就會影響到arr1,str1是直接在棧中修改,并且不能影響到arr1堆內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)類型訪問&&復(fù)制
基本數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)類型是指保存在棧內(nèi)存中的簡單數(shù)據(jù)段。訪問方式是按值訪問。
var a = 1;
a = 2 ;
基本類型變量的復(fù)制:從一個變量向一個變量復(fù)制時,會在棧中創(chuàng)建一個新值,然后把值復(fù)制到為新變量分配的位置上。
var b = a;
vara =newObject();
a.name= 'xz' ;
棧內(nèi)存&堆內(nèi)存
為了使程序運行時占用的內(nèi)存最小,通常要實現(xiàn)垃圾回收機制。
當(dāng)一個方法執(zhí)行時,每個方法都會建立自己的內(nèi)存棧,在這個方法內(nèi)定義的變量將會逐個放入這塊棧存里,隨著方法的執(zhí)行結(jié)束,這個方法的棧存也將自然銷毀了。因此,所有在方法中定義的變量都是放在棧內(nèi)存中的;
當(dāng)我們在程序中創(chuàng)建一個對象時,這個對象將被保存到運行時數(shù)據(jù)區(qū)中,以便反復(fù)利用(因為對象的創(chuàng)建成本開銷較大),這個運行時數(shù)據(jù)區(qū)就是堆內(nèi)存。堆內(nèi)存中的對象不會隨方法的結(jié)束而銷毀,即使方法結(jié)束后,這個對象還可能被另一個引用變量所引用(方法的參數(shù)傳遞時很常見),則這個對象依然不會被銷毀,只有當(dāng)一個對象沒有任何引用變量引用它時,系統(tǒng)的垃圾回收機制才會在核實的時候回收它。
思考問題:
demo1.
var a = 1;
var b = a;
b = 2;
// 這時a是?
demo1中在變量對象中的數(shù)據(jù)發(fā)生復(fù)制行為時,系統(tǒng)會自動為新的變量分配一個新值。var b = a執(zhí)行之后,b雖然重新賦值為2,但是他們其實已經(jīng)是相互獨立互不影響的值了。
demo2.
var m = { a: 1, b: 2 }
var n = m;
n.a = 2;
// 這時m.a的值呢?
demo2中我們通過var n = m執(zhí)行一次復(fù)制引用類型的操作。引用類型的復(fù)制同樣也會為新的變量自動分配一個新的值保存在變量對象中,但不同的是,這個新的值,僅僅只是引用類型的一個地址指針。當(dāng)?shù)刂分羔樝嗤瑫r,盡管他們相互獨立,但是在變量對象中訪問到的具體對象實際上是同一個。因此當(dāng)我改變n時,m也發(fā)生了變化。這就是引用類型的特性。
堆棧和隊列
要了解JavaScript數(shù)組的堆棧和隊列方法的操作,需要先對堆棧和隊列基礎(chǔ)知識有所了解。在繼續(xù)看后面的內(nèi)容之前,我們先簡單地了解一下堆棧和隊列的概念。
棧和隊列都是動態(tài)的集合,在棧中,可以去掉的元素是最近插入的那一個。棧道實現(xiàn)了后進(jìn)先出。在隊列中,可以去掉的元素總是在集合中存在的時間最長的那一個。隊列實現(xiàn)了先進(jìn)先出的策略。
堆棧的基本概念
先上張圖:
棧是一種LIFO(Last-In-First-Out,后進(jìn)先出)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也就是最新添加的項最早被移除。而棧中項的插入(叫做推入)和移除(叫做彈出),只發(fā)生在一個位置——棧的頂部。
最開始棧中不含有任何數(shù)據(jù),叫做空棧,此時棧頂就是棧底。然后數(shù)據(jù)從棧頂進(jìn)入,棧頂棧底分離,整個棧的當(dāng)前容量變大。數(shù)據(jù)出棧時從棧頂彈出,棧頂下移,整個棧的當(dāng)前容量變小。
比如說,我們在一個箱子中放了很多本書,如果你要拿出第二本書,那么你要先把第一本書拿出來,才能拿第二本書出來;拿出第二本書之后,再把第一本書放進(jìn)去。
ECMAScript為數(shù)組專門提供了 push() 和 pop() 方法,以便實現(xiàn)類似的行為。 push() 方法可以接收任意數(shù)量的參數(shù),把它們逐個添加到數(shù)組末尾,并返回修改后數(shù)組的長度。而 pop() 方法則從數(shù)組末尾移除最后一項,減少數(shù)組的length值,然后返回移除的項。
隊列的基本概念
棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問規(guī)則是LIFO(后進(jìn)先出),而隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問規(guī)則是FIFO(Fist-In-First-Out,先進(jìn)先出)。隊列在列表的末端添加項,從列表的前端移除項。如下圖所示:
比如說火車站排隊買票,先到的先買,買好的先走。
入隊列操作其實就是在隊尾追加一個元素,不需要任何移動,時間復(fù)雜度為O(1)。出隊列則不同,因為我們已經(jīng)架設(shè)下標(biāo)為0的位置是隊列的隊頭,因此每次出隊列操作所有元素都要向前移動。如下圖所示:
ECMAScript為數(shù)組專門提供了 shift() 和 unshift() 方法,以便實現(xiàn)類似隊列的行為。由于 push() 是向數(shù)組末端添加數(shù)組項的方法,因此要模擬隊列只需一個從數(shù)組前端取得數(shù)組項的方法。實現(xiàn)這一操作的數(shù)組方法就是 shift() ,它能夠移除數(shù)組中的第一個項并返回該項,同時將數(shù)組長度減1。
顧名思義, unshift() 與 shift() 的用途相反:它能在數(shù)組前端添加任意個數(shù)組項并返回新數(shù)組的長度。因此,同時使用 unshift() 和 pop() 方法,可以從相反的方向來模擬隊列,即在數(shù)組的前端添加數(shù)組項,從數(shù)組末端移除數(shù)組項。
push()方法
該方法是向數(shù)組末尾添加一個或者多個元素,并返回新的長度。
push()方法可以接收任意數(shù)量的參數(shù),把它們逐個添加到數(shù)組的末尾,并返回修改后數(shù)組的長度。如:
var arr = []; //創(chuàng)建一個空數(shù)組
console.log(arr); // []
console.log("入棧"); // 入棧
arr.push(1); // 將1添加到數(shù)組arr中
console.log(arr); // [1]
arr.push(2); //將2添加到數(shù)組arr中
console.log(arr); //[1,2]
arr.push([3,4]); // 將數(shù)組[3,4]添加到arr中
console.log(arr); // [1,2,[3,4]]
console.log(arr.length); // 3
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
pop()方法
pop()方法剛好和push()方法相反。pop()方法刪除數(shù)組的最后一個元素,把數(shù)組的長度減1,并且返回它被刪除元素的值,如果數(shù)組變?yōu)榭?,則該方法不改變數(shù)組,返回undefine值。如下代碼演示:
var arr = [1,2,3,4]; //創(chuàng)建一個數(shù)組
console.log(arr); // [1,2,3,4]
console.log(arr.length); // 4
console.log("出棧,后進(jìn)先出"); // 出棧,后進(jìn)先出
arr.pop();
console.log(arr); // // [1,2,3]
arr.pop();
console.log(arr); // [1,2]
arr.pop();
console.log(arr); // [1]
arr.pop();
console.log(arr); // []
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
unshift()方法
unshift()方法是向數(shù)組的開頭添加一個或多個元素,并且返回新的長度。
var arr = []; //創(chuàng)建一個空的數(shù)組
console.log(arr); // []
console.log("入隊"); // 入隊
arr.unshift(1,2,3,4); // 將1,2,3,4推入到數(shù)組arr
console.log(arr); // [1,2,3,4]
console.log(arr.length); // 4
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
shift()方法
shift()方法和unshift()方法恰恰相反。該方法用于把數(shù)組的第一個元素從其中刪除,并返回被刪除的值。如果數(shù)組是空的,shift()方法將不進(jìn)行任何操作,返回undefined的值。
var arr = [1,2,3,4]; // 創(chuàng)建一個數(shù)組
console.log(arr); // [1,2,3,4]
arr.shift(); // 取得第一項
console.log(arr); // [2,3,4]
arr.shift(); // 取得第一項
console.log(arr); // [3,4]
arr.shift(); // 取得第一項
console.log(arr); // [4]
arr.shift(); // 取得第一項
console.log(arr); // []
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
簡單得回憶一下:
- push()方法可以在數(shù)組的末屬添加一個或多個元素
- shift()方法把數(shù)組中的第一個元素刪除
- unshift()方法可以在數(shù)組的前端添加一個或多個元素
- pop()方法把數(shù)組中的最后一個元素刪除
JavaScript實現(xiàn)類似棧和隊列的行為
了解這幾種方法之后,我們就可以將它們結(jié)合起來,輕松的實現(xiàn)類似棧和隊列的行為。
實現(xiàn)類似棧的行為
將push()和pop()結(jié)合在一起,我們就可以實現(xiàn)類似棧的行為:
//創(chuàng)建一個數(shù)組來模擬堆棧
var a=new Array();
console.log(a);
//push: 在數(shù)組的末尾添加一個或更多元素,并返回新的長度
console.log("入棧");
a.push(1)
console.log(a);//----->1
a.push(2);
console.log(a);//----->1,2
a.push(3);
console.log(a);//----->1,2,3
a.push(4);
console.log(a);//----->1,2,3,4
console.log("出棧,后進(jìn)先出");
console.log(a);
//pop:從數(shù)組中把最后一個元素刪除,并返回這個元素的值
a.pop();//----->4
console.log(a);
a.pop();//----->3
console.log(a);
a.pop();//----->2
console.log(a);
a.pop();//----->1
console.log(a);
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
實現(xiàn)類似隊列的行為
將shift()和push()方法結(jié)合在一起,可以像使用隊列一樣使用數(shù)組。即在數(shù)組的后端添加項,從數(shù)組的前端移除項:
//創(chuàng)建一個數(shù)組來模擬隊列
var a=new Array();
console.log(a);
//push: 在數(shù)組的末尾添加一個或更多元素,并返回新的長度
console.log("入隊");
a.push(1)
console.log(a);//----->1
a.push(2);
console.log(a);//----->1,2
a.push(3);
console.log(a);//----->1,2,3
a.push(4);
console.log(a);//----->1,2,3,4
console.log("出隊,先進(jìn)先出");
console.log(a);
//shift:從數(shù)組中把第一個元素刪除,并返回這個元素的值
a.shift();//----->1
console.log(a);
a.shift();//----->2
console.log(a);
a.shift();//----->3
console.log(a);
a.shift();//----->4
console.log(a);
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
除此之外,還可以同時使用unshift()和pop()方法,從相反的方向來模擬隊列,即在數(shù)組的前端添加項,從數(shù)組的后端移除項。如下面的示例所示:
//創(chuàng)建一個數(shù)組來模擬隊列
var a=new Array();
console.log(a);
//unshift: 在數(shù)組的前端添加一個或更多元素,并返回新的長度
console.log("入隊");
a.unshift(1)
console.log(a);//----->1
a.unshift(2);
console.log(a);//----->2,1
a.unshift(3);
console.log(a);//----->3,2,1
a.unshift(4);
console.log(a);//----->4,3,2,1
console.log("出隊,先進(jìn)先出");
console.log(a);
//pop:從數(shù)組中把最一個元素刪除,并返回這個元素的值
a.pop();//----->4
console.log(a);
a.pop();//----->3
console.log(a);
a.pop();//----->2
console.log(a);
a.pop();//----->1
console.log(a);
在Chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
push()方法和unshift()方法的性能測試
Array的push()與unshift()方法都能給當(dāng)前數(shù)組添加元素,不同的是,push()是在末尾添加,而unshift()則是在開頭添加,從原理就可以知道,unshift()的效率是較低的。原因是,它每添加一個元素,都要把現(xiàn)有元素往下移一個位置。但到底效率差異有多大呢?下面來簡單測試一下。
/*
關(guān)于代碼中"var s=+newDate();"的技巧說明
解釋如下:=+這個運算符是不存在的;
+相當(dāng)于.valueOf();
+new Date()相當(dāng)于new Date().valueOf()
//4個結(jié)果一樣返回當(dāng)前時間的毫秒數(shù)
alert(+new Date());
alert(+new Date);
var s=new Date();
alert(s.valueOf());
alert(s.getTime());
*/
var arr = [ ];
var startTime = +new Date(); //+new Date()相當(dāng)于new Date().valueOf(),返回當(dāng)前時間的毫秒數(shù)
// push性能測試
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
arr.push(i);
}
var endTime = +new Date();
console.log("調(diào)用push方法往數(shù)組中添加100000個元素耗時"+(endTime-startTime)+"毫秒");
startTime = +new Date();
arr = [ ];
// unshift性能測試
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
arr.unshift(i);
}
endTime = +new Date();
console.log("調(diào)用unshift方法往數(shù)組中添加100000個元素耗時"+(endTime-startTime)+"毫秒");
這段代碼分別執(zhí)行了100000次push()和unshift()操作,在chrome瀏覽器運行一次,得到的結(jié)果如下圖所示:
可見,unshift()比push()要慢差不多100倍!因此,平時還是要慎用unshift(),特別是對大數(shù)組。那如果一定要達(dá)到unshift()的效果,可以借助于Array的reverse()方法,Array的reverse()的方法能夠把一個數(shù)組反轉(zhuǎn)。先把要放進(jìn)數(shù)組的元素用push()添加,再執(zhí)行一次reverse(),就達(dá)到了unshift()的效果。比如:
//創(chuàng)建一個數(shù)組來模擬堆棧
var a=new Array();
//使用push方法在數(shù)組的末尾添加元素
a.push(1)
a.push(2);
a.push(3);
a.push(4);
console.log("數(shù)組反轉(zhuǎn)之前數(shù)組中的元素順序");
console.log(a);//----->1,2,3,4
//Array有一個叫做reverse的方法,能夠把一個數(shù)組反轉(zhuǎn)。先把要放進(jìn)數(shù)組的元素用push添加,再執(zhí)行一次reverse,就達(dá)到了unshift的效果
a.reverse();//使用reverse方法將數(shù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)
console.log("數(shù)組反轉(zhuǎn)之后數(shù)組中的元素順序");
console.log(a);
在chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
從運行結(jié)果來看,數(shù)組元素的順序已經(jīng)反轉(zhuǎn)過來了。
reverse()方法的性能測試;
var arr = [ ], s = +new Date;
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
arr.push(i);
}
//調(diào)用reverse方法將數(shù)組里面的100000元素的順序反轉(zhuǎn)
arr.reverse();
console.log("調(diào)用reverse方法將數(shù)組里面的100000元素的順序反轉(zhuǎn)耗時:"+(+new Date - s)+"毫秒");
在chrome瀏覽器控制臺輸出的效果如下圖所示:
從運行效果中可以看到,reverse()方法的性能極高,可以放心使用。
總結(jié)
本文主要介紹了JavaScript數(shù)組的push()、pop()、shift()和unshift()方法。并且如何通過組合這幾種方法實現(xiàn)類似棧和隊例的行為。
1.js中刪除堆棧:
js中的splice方法。
splice(index,len,[item]) 注釋:該方法會改變原始數(shù)組。
splice有3個參數(shù),它也可以用來替換/刪除/添加數(shù)組內(nèi)某一個或者幾個值。
index:數(shù)組開始下標(biāo) len: 替換/刪除的長度 item:替換的值,刪除操作的話 item為空。
如:arr = ['a','b','c','d']
刪除 ---- item不設(shè)置
arr.splice(1,1) //['a','c','d'] 刪除起始下標(biāo)為1,長度為1的一個值,len設(shè)置的1,如果為0,則數(shù)組不變
arr.splice(1,2) //['a','d'] 刪除起始下標(biāo)為1,長度為2的一個值,len設(shè)置的2
替換 ---- item為替換的值
arr.splice(1,1,'ttt') //['a','ttt','c','d'] 替換起始下標(biāo)為1,長度為1的一個值為‘ttt’,len設(shè)置的1
arr.splice(1,2,'ttt') //['a','ttt','d'] 替換起始下標(biāo)為1,長度為2的兩個值為‘ttt’,len設(shè)置的1
添加 ---- len設(shè)置為0,item為添加的值
arr.splice(1,0,'ttt') //['a','ttt','b','c','d'] 表示在下標(biāo)為1處添加一項‘ttt’
看來還是splice最方便啦
2:delete delete刪除掉數(shù)組中的元素后,會把該下標(biāo)出的值置為undefined,數(shù)組的長度不會變
如:delete arr[1] //['a', ,'c','d'] 中間出現(xiàn)兩個逗號,數(shù)組長度不變,有一項為undefined