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,新添加的元素排在队列的尾部,元素只有从队列头部移除。

  大家在前一篇文章中描述了怎么用JavaScript来实现栈这俩数据价值形式,这里大家对应地来实现队列。

function Queue() {
    let items = [];

    // 向队列添加元素(1个或多个)
    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1个元素
    this.front = function () {
        return items[0];
    };

    // 判断队列是有无为空
    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());
    };
}

  与栈的实现法律最好的方式类式,唯一不同的是从队列移除元素时取的是队列头部的元素(最先添加的),而栈则是取的顶部元素(最后添加的)。下面是一点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,大家允许批量向队列中添加元素,为此大家只有判断enqueue法律最好的方式的参数类型,肯能参数是数组,则用concat()函数连接1个数组,肯能参数都在数组,则直接用push()函数将元素添加到队列中。

  与栈的实现法律最好的方式一样,这里大家也同样给出用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;
})();

  这俩个版本的执行结果是一样的,它们的区别大家在前一篇文章中肯能提及过了,这里不再赘述。

优先队列

  所谓优先队列,顾名思义,好多好多 我说插入到队列中的元素能只有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,肯能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 = [];

    // 向队列添加元素(1个或多个)
    // 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;
                }
            }

            // 肯能元素这样插入到队列中,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1个元素
    this.front = function () {
        return items[0];
    };

    // 判断队列是有无为空
    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}`);
        });
    };
}

  能只有看后,唯一有区别的只有enqueue法律最好的方式。大家规定所有添加到优先队列的元素都只有满足{element, priority}这俩JSON格式,以保证队列中的每1个元素都在1个priority属性来表示优先级。肯能要添加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。肯能队列中所有元素的优先级比要添加的元素的优先级都高,则将元素添加到队列的末尾。大家将print()法律最好的方式也做了一点调整,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

  肯能John的优先级比其它1个低,好多好多 它被排在了最上边。着实Jack和Camila的优先级相同,一点Jack是在Camila很久 先插入到队列中的,好多好多 Jack排在了Camila很久 ,这也符合了大家的预期。

循环队列

   大家用1个小游戏“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}`);

  在这俩游戏中,大家传入由六个名字组成的数组,用来表示参加游戏的五被委托人,数字7表示每一轮要传递的次数。在每1个过程中,大家从队列头部取出1个元素加到队列的尾部,当次数用完的很久 ,将队列头部的元素取出来,作为这俩轮中被淘汰的人。让大家来看一下具体的执行过程,一刚开始队列中的顺序是John, Jack, Camila, Ingrid, Carl,一点传递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

  很久 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1个,这俩好多好多 我最后的赢家!

  下面是删剪的执行结果:

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

   下一章大家继续来看看怎么用JavaScript来实现链表。