使用 ECMAScript 2021 (ES12) 中的标准 Queue 和 Stack 数据结构优化代码性能-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

前言

随着前端应用程序的复杂度不断提高，如何优化代码性能成为了一个不可忽视的问题。在很多情况下，我们需要使用队列（Queue）和栈（Stack）等常见数据结构来处理复杂的业务场景，以使代码更具有可读性和可维护性。随着 ECMAScript 2021（ES12）中的标准 Queue 和 Stack 数据结构的引入，我们能够更方便地优化前端代码性能。在本文中，我们将介绍 ES12 标准 Queue 和 Stack 数据结构，并提供一些示例代码来帮助你更好地理解和应用它们。

ES12 标准 Queue 和 Stack 数据结构

在 ES12 中，新增了两种数据结构：Queue 和 Stack。这两种数据结构的实现通过一组新的方法来实现，这些方法可以方便地操作它们的元素。下面是 Queue 和 Stack 数据结构的一些基本操作：

Queue

push(item1, item2, …)：向队列末尾添加一个或多个元素，并返回新的 queue 的长度。
shift()：移除队列头部的元素，并返回该元素。
length：返回队列的长度。

Stack

push(item1, item2, …)：向栈顶添加一个或多个元素，并返回新的 stack 的长度。
pop()：移除栈顶元素，并返回该元素。
length：返回栈的长度。

同时，ES12 还支持使用 for-of 循环语句遍历 Queue 和 Stack。

应用场景

Queue 和 Stack 作为常见的数据结构在许多前端应用程序中都有广泛的应用。下面介绍一些常见的应用场景：

Queue 应用场景

异步队列

异步队列是一个很常用的开发场景。它通常是指将异步任务加入一个队列中，然后按照顺序执行。比如：当我们发送一批 ajax 请求时，为了避免请求过多导致阻塞，我们可以使用异步队列来进行处理。同时，由于队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，我们可以保证请求的顺序和添加到队列中的顺序一致。

// javascriptcn.com 代码示例
const queue = [];
const delay = function(time) { return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time)) };

const addTask = async function (time, message) {
  queue.push({time, message});
  if (queue.length === 1) {
    await delay(queue[0].time);
    console.log(queue[0].message);
    queue.shift();
  }
}

addTask(2000, "Task 1"); // 等待2s后输出 "Task 1"
addTask(1000,  "Task 2"); // 添加到队列中，等待前面的任务执行完毕
addTask(3000, "Task 3"); // 添加到队列中，等待前面的任务执行完毕

上述代码使用 Promise 和 Queue 实现的一个异步队列。其中 addTask 用于将异步任务添加到队列中。如果队列为空，即没有正在执行的任务，则立即执行队列中的任务，并移除队列中的元素。否则，等待前一个任务完成后再执行队列中的下一个任务。

BFS 广度优先算法

广度优先算法（BFS）通常需要用到队列数据结构。这种算法在图和树这样的数据结构中经常使用。我们可以使用 Queue 数据结构来保存每层需要遍历的节点，以达到广度优先遍历的效果。它从根节点开始，在每一层上遍历整个树或图，直到遍历到所有节点为止。

// javascriptcn.com 代码示例
const bfs = function (root) {
  const queue = [root];
  while (queue.length > 0) {
    const node = queue.shift();
    console.log(node.val);
    if (node.left) queue.push(node.left);
    if (node.right) queue.push(node.right);
  }
}

const tree = {
  val: 0,
  left: {
    val: 1,
    left: null,
    right: null
  },
  right: {
    val: 2,
    left: {
      val: 3,
      left: null,
      right: null
    },
    right: {
      val: 4,
      left: null,
      right: null
    }
  }
};

bfs(tree); // 0 1 2 3 4

上述代码演示了一个基于 BFS 算法实现的树遍历。我们首先将根节点添加到队列中，然后在每一层中遍历整个树，将当前节点的左右孩子添加到队列中，直到遍历完整个树为止。

Stack 应用场景

符号匹配

使用 Stack 数据结构可以很方便地实现符号的匹配。比如，当我们需要判断是否有括号匹配或者 HTML 标签是否正确闭合时，我们可以使用 Stack 数据结构来进行处理。如下代码：

// javascriptcn.com 代码示例
const isMatch = function (str) {
  const stack = [];
  for (let i = 0; i < str.length; i++) {
    const char = str.charAt(i);
    if (char === "(" || char === "[" || char === "{") {
      stack.push(char);
    } else {
      const prevChar = stack.pop();
      if ((prevChar === "(" && char !== ")") || (prevChar === "[" && char !== "]") || (prevChar === "{" && char !== "}")) {
        return false;
      }
    }
  }
  return stack.length === 0;
}

console.log(isMatch("()[]{}")); // true
console.log(isMatch("{[()]}")); // true
console.log(isMatch("([)]")); // false

上述代码使用 Stack 数据结构来实现符号匹配的功能。使用两层循环遍历字符串，当遇到左括号时，将其添加到 Stack 中，当遇到右括号时，判断该右括号与 Stack 中的最近一个左括号是否匹配。如果匹配则继续，否则返回 false。遍历完字符串后，如果 Stack 中仍有元素则返回 false，否则返回 true。

函数调用栈

在 JavaScript 中，函数调用时使用的也是栈数据结构。每当函数被调用时，就会将其称为一个“帧”，并将该“帧”推送到执行栈中。当函数执行结束时，执行栈便会将该帧从栈中弹出。可以通过 console.trace() 方法来输出函数调用栈信息，以便于我们进行调试。

总结

本文介绍了 ES12 中的标准 Queue 和 Stack 数据结构的基本操作及其常见应用场景。Queue 和 Stack 作为常见的数据结构可以帮助我们更好地处理复杂的业务场景，以达到更好的代码可读性和可维护性，并提高代码性能。希望本文的内容可以帮助你更好地理解和应用 ES12 标准 Queue 和 Stack 数据结构。

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