JavaScriptのスタックデータ構造とは？LIFOの基本とクラス実装をわかりやすく解説

スタック（Stack）は、ほとんどのプログラミング言語で利用される抽象データ型（ADT：Abstract Data Type）の一つです。トランプのカードの山や皿の積み重ねのように、現実世界の「積み重ね」と同じように振る舞うことから、この名前が付けられました。

スタックの特徴：LIFO（後入れ先出し）構造

スタックの最大の特徴は、操作できるのが片方の端だけであるという点です。この特性により、スタックは LIFO（Last-In-First-Out：後入れ先出し） 型のデータ構造として動作します。つまり、最後に追加された要素が最初に取り出されます。

スタックの用語では、要素を挿入する操作を PUSH（プッシュ）、要素を取り除く操作を POP（ポップ） と呼びます。

次の図は、スタックに対する一連の操作を示したものです。

JavaScriptでスタッククラスを実装する

以下は、スタックを表す完全なJavaScriptクラスの実装例です。最大サイズの設定、空・満杯の判定、push・pop・peek・clearといった基本操作をすべて備えています。

class Stack {
    constructor(maxSize) { // サイズ未指定時はデフォルト値を設定
        if (isNaN(maxSize)) {
            maxSize = 10;
        }
        this.maxSize = maxSize; // スタックの値を格納する配列を初期化
        this.container = [];
    }
    display() {
        console.log(this.container);
    }
    isEmpty() {
        return this.container.length === 0;
    }
    isFull() {
        return this.container.length >= this.maxSize;
    }
    push(element) { // 満杯チェック
        if (this.isFull()) {
            console.log("Stack Overflow!");
            return;
        }
        this.container.push(element);
    }
    pop() { // 空チェック
        if (this.isEmpty()) {
            console.log("Stack Underflow!");
            return;
        }
        this.container.pop();
    }
    peek() {
        if (this.isEmpty()) {
            console.log("Stack Underflow!");
            return;
        }
        return this.container[this.container.length - 1];
    }
    clear() {
        this.container = [];
    }
}

各メソッドの役割

• constructor(maxSize)：スタックの最大サイズを設定します。引数が無効な場合はデフォルトで10が適用され、要素を格納する内部配列を初期化します。
• isEmpty()：スタックが空かどうかを真偽値で返します。
• isFull()：要素数が最大サイズに達しているかどうかを判定します。
• push(element)：新しい要素をスタックの末尾に追加します。満杯の場合は「Stack Overflow!」を出力して追加を防ぎます。
• pop()：末尾の要素を取り除きます。空の場合は「Stack Underflow!」を出力します。
• peek()：末尾の要素を削除せずに参照します。
• clear()：スタック内の全要素を消去します。

スタックの主な活用シーン

スタックは日常的な開発でも頻繁に登場する重要な概念です。代表的な活用例は以下の通りです。

• 関数呼び出しを管理するコールスタック
• ブラウザの戻る／進む履歴機能
• エディタの元に戻す（Undo）／やり直し（Redo）機能
• 数式の評価や括弧の対応チェックなどのアルゴリズム処理

LIFOというシンプルなルールだけで強力な処理を実現できるのがスタックの魅力です。まずは上記のサンプルコードを実際に動かしながら、その挙動を体感してみてください。