JavaScript数据结构——队列的实现与应用

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  队列与栈不同,它遵从先进先出(FIFO——First In First Out)原则,新加在的元素排在队列的尾部,元素必须从队列头部移除。

  .我 在前一篇文章中描述了何如用JavaScript来实现栈这一 数据底部形态,这里.我 对应地来实现队列。

function Queue() {
    let items = [];

    // 向队列加在元素(3个

多或多个)
    this.enqueue = function (element) {
        if (element instanceof Array) items = items.concat(element);
        else items.push(element);
    };

    // 从队列移除元素
    this.dequeue = function () {
        return items.shift();
    };

    // 返回队列中的第3个

多元素
    this.front = function () {
        return items[0];
    };

    // 判断队列有无为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length === 0;
    };

    // 返回队列的长度
    this.size = function () {
        return items.length;
    };

    // 清空队列
    this.clear = function () {
        items = [];
    };

    // 打印队列内的所有元素
    this.print = function () {
        console.log(items.toString());
    };
}

  与栈的实现方式累似 于,唯一不同的是从队列移除元素时取的是队列头部的元素(最先加在的),而栈则是取的顶部元素(最后加在的)。下面是或多或少测试用例及返回结果:

let queue = new Queue();
console.log(queue.isEmpty()); // true

queue.enqueue('John');
queue.enqueue(['Jack', 'Camila']);
queue.print(); // John,Jack,Camila
console.log(queue.size()); // 3
console.log(queue.isEmpty()); // false
console.log(queue.front()); // John

console.log(queue.dequeue()); // John
queue.print(); // Jack,Camila

queue.clear();
queue.print(); // 

  注意,.我 允许批量向队列中加在元素,为此.我 需用判断enqueue方式的参数类型,但是参数是数组,则用concat()函数连接3个 多数组,但是参数全版都是数组,则直接用push()函数将元素加在到队列中。

  与栈的实现方式一样,这里.我 也同样给出用ES6的WeakMap类来实现的队列版本。

let Queue = (function () {
    const items = new WeakMap();

    class Queue {
        constructor() {
            items.set(this, []);
        }

        enqueue (element) {
            let q = items.get(this);
            if (element instanceof Array) items.set(this, q.concat(element));
            else q.push(element);
        };

        dequeue () {
            let q = items.get(this);
            return q.shift();
        };

        front () {
            return items.get(this)[0];
        };

        isEmpty () {
            return items.get(this).length === 0;
        };

        size () {
            return items.get(this).length;
        };

        clear () {
            items.set(this, []);
        };

        print () {
            console.log(items.get(this).toString());
        };
    }

    return Queue;
})();

  这3个 多版本的执行结果是一样的,它们的区别.我 在前一篇文章中但是提及过了,这里不再赘述。

优先队列

  所谓优先队列,顾名思义,全都 说插入到队列中的元素都后要 根据优先级设置先后顺序。优先级越高位置越靠前,优先级越低位置越靠后。假设优先级用数字来表示,但是数字越小表示的优先级越高,形成的队列就称之为最小优先队列,反之则称之为最大优先队列。下面是实现的代码:

function PriorityQueue() {
    let items = [];

    // 向队列加在元素(3个

多或多个)
    // 参数obj的数据格式:{element, priority}
    this.enqueue = function (obj) {
        if (obj instanceof Array) {
            for (let i = 0, ci; ci = obj[i]; i++) {
                this.enqueue(ci);
            }
        }
        else {
            let added = false;
            for (let i = 0, ci; ci = items[i]; i++) {
                // 最小优先级,即将priority值小的元素插入到队列的前面
                if (obj.priority < ci.priority) {
                    items.splice(i, 0, obj);
                    added = true;
                    break;
                }
            }

            // 但是元素没法插入到队列中,则默认加到队列的尾部
            if (!added) items.push(obj);
        }
    };

    // 从队列移除元素
    this.dequeue = function () {
        return items.shift();
    };

    // 返回队列中的第3个

多元素
    this.front = function () {
        return items[0];
    };

    // 判断队列有无为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length === 0;
    };

    // 返回队列的长度
    this.size = function () {
        return items.length;
    };

    // 清空队列
    this.clear = function () {
        items = [];
    };

    // 打印队列内的所有元素
    this.print = function () {
        items.forEach(function (item) {
            console.log(`${item.element} - ${item.priority}`);
        });
    };
}

  都后要 看过,唯一有区别的必须enqueue方式。.我 规定所有加在到优先队列的元素都需用满足{element, priority}这一 JSON格式,以保证队列中的每3个 多元素全版都是3个 多priority属性来表示优先级。但是要加在的元素的优先级和队列中已有元素的优先级相同,仍然遵循队列的先进先出原则。但是队列中所有元素的优先级比要加在的元素的优先级都高,则将元素加在到队列的末尾。.我 将print()方式也做了或多或少调整,以方便查看输出结果。

let queue = new PriorityQueue();
console.log(queue.isEmpty()); // true

queue.enqueue({element: 'John', priority: 2});
queue.enqueue([{element: 'Jack', priority: 1}, {element: 'Camila', priority: 1}]);
queue.print(); // Jack,Camila,John

  但是John的优先级比其它3个 多低,全都它被排在了最后边。其实Jack和Camila的优先级相同,但是Jack是在Camila但是先插入到队列中的,全都Jack排在了Camila但是,这也符合了.我 的预期。

循环队列

   .我 用3个 多小游戏“击鼓传花”来说明循环队列在实际中的应用。

function hotPotato(nameList, num) {
    let queue = new Queue();

    for (let i = 0, ci; ci = nameList[i]; i++) {
        queue.enqueue(ci);
    }

    let eliminated = '';
    while(queue.size() > 1) {
        for (let i = 0; i < num; i ++) {
            queue.enqueue(queue.dequeue());
        }
        eliminated = queue.dequeue();
        console.log(`${eliminated} has been eliminated.`);
    }

    return queue.dequeue();
}

let names = ['John', 'Jack', 'Camila', 'Ingrid', "Carl"];
let winner = hotPotato(names, 7);
console.log(`The winner is: ${winner}`);

  在这一 游戏中,.我 传入由3个名字组成的数组,用来表示参加游戏的五买车人,数字7表示每一轮要传递的次数。在每3个 多过程中,.我 从队列头部取出3个 多元素加到队列的尾部,当次数用完的但是,将队列头部的元素取出来,作为这一 轮中被淘汰的人。你都后要 们都 来看一下具体的执行过程,一但是刚开始英语 英语 英语 队列中的顺序是John, Jack, Camila, Ingrid, Carl,但是传递7次:

  1. Jack, Camila, Ingrid, Carl, John

  2. Camila, Ingrid, Carl, John, Jack

  3. Ingrid, Carl, John, Jack, Camila

  4. Carl, John, Jack, Camila, Ingrid

  5. John, Jack, Camila, Ingrid, Carl

  6. Jack, Camila, Ingrid, Carl, John

  7. Camila, Ingrid, Carl, John, Jack

  但是从队列中取出的是Camila。反复执行上述过程,直到队列中的元素只剩3个 多,这一 全都 最后的赢家!

  下面是全版的执行结果:

Camila has been eliminated.
Jack has been eliminated.
Carl has been eliminated.
Ingrid has been eliminated.
The winner is: John

   下一章.我 继续来看看何如用JavaScript来实现链表。