JavaScript数据结构之 - 队列

作者: 小刀爱编程 | 来源:发表于2018-10-29 14:24 被阅读0次

前面我们学习了栈的实现,队列和栈非常类似,但是使用了不同的原则,而非后进先出。

队列是遵循FIFO(First In First Out,先进先出)原则的一组有序的项。队列在尾部添加新元素,并从顶部移除元素。最新添加的元素必须排在队列的末尾。

在计算机科学中,一个最常见的例子就是打印队列。比如说我们要打印五份文档。我们会打开每个文档,然后点击打印按钮。每个文档都会被发送至打印队列。第一个发送到打印队列的文档会首先被打印,以此类推,直到打印完所有文档。

二、队列的实现

2.1 普通队列

创建普通队列类:

// Queue类

function Queue () {

  this.items = [];

  this.enqueue = enqueue;

  this.dequeue = dequeue;

  this.front = front;

  this.isEmpty = isEmpty;

  this.size = size;

  this.clear = clear;

  this.print = print;

}

队列里面有一些声明的辅助方法:

enqueue(element):向队列尾部添加新项

dequeue():移除队列的第一项(即排在队列最前面的项),并返回被移除的元素

front():返回队列中第一个元素,队列不做任何变动,和Stack的peek()方法类似

isEmpty():如果队列中不包含任何元素,返回true,否则返回false

size():返回队列包含的元素个数,与数组的length属性类似

print():打印队列中的元素

clear():清空整个队列

下面我们来一一实现这些辅助方法:

// 向队列尾部添加元素

function enqueue (element) {

  this.items.push(element);

}

// 移除队列的第一个元素,并返回被移除的元素

function dequeue () {

  return this.items.shift();

}

// 返回队列的第一个元素

function front () {

  return this.items[0];

}

// 判断是否为空队列

function isEmpty () {

  return this.items.length === 0;

}

// 获取队列的长度

function size () {

  return this.items.length;

}

// 清空队列

function clear () {

  this.items = [];

}

// 打印队列里的元素

function print () {

  console.log(this.items.toString());

}

创建普通队列实例进行测试:

// 创建Queue实例

var queue = new Queue();

console.log(queue.isEmpty());    // true

queue.enqueue("John");            // undefined

queue.enqueue("Jack");            // undefined

queue.enqueue("Camila");          // undefined

queue.print();                    // "John,Jack,Camila"

console.log(queue.size());        // 3

console.log(queue.isEmpty());    // false

queue.dequeue();                  // "John"

queue.dequeue();                  // "Jack"

queue.print();                    // "Camila"

queue.clear();                    // undefined

console.log(queue.size());        // 0

2.2 优先队列

2.2.1 定义

普通队列的添加和移除只依赖于先后顺序,先来的先添加,后来的后添加,然后按照先后顺序依次从队列移除。

但是,还有一种队列叫优先队列,元素的添加和移除是依赖优先级的。

一个现实的例子就是机场登机的顺序。头等舱和商务舱乘客的优先级要高于经济舱乘客。再比如火车,老年人、孕妇和带小孩的乘客是享有优先检票权的。

2.2.2 分类

优先队列分为两类:

最小优先队列

最大优先队列

最小优先队列是把优先级的值最小的元素被放置到队列的最前面(代表最高的优先级)。比如有四个元素:”John”, “Jack”, “Camila”, “Tom”,他们的优先级值分别为4,3,2,1。

那么最小优先队列排序应该为:“Tom”,”Camila”,”Jack”,”John”

最大优先队列正好相反,把优先级值最大的元素放置在队列的最前面,以上面的为例,最大优先队列排序应该为:“John”, “Jack”, “Camila”, “Tom”

2.2.2 实现

实现一个优先队列,有两种选项:

设置优先级,根据优先级正确添加元素,然后和普通队列一样正常移除

设置优先级,和普通队列一样正常按顺序添加,然后根据优先级移除

这里最小优先队列和最大优先队列我都采用第一种方式实现,大家可以尝试一下第二种。

所以我只重写enqueue()方法和print()方法,其他方法和上面的普通队列完全相同。完整代码见我的github

实现最小优先队列:

// 定义最小优先队列

function MinPriorityQueue () {

  this.items = [];

  this.enqueue = enqueue;

  this.dequeue = dequeue;

  this.front = front;

  this.isEmpty = isEmpty;

  this.size = size;

  this.clear = clear;

  this.print = print;

}

实现最小优先队列enqueue()方法和print()方法:

// 优先队列添加元素,要根据优先级判断在队列中的插入顺序

function enqueue (element, priority) {

  var queueElement = {

    element: element,

    priority: priority

  };

  if (this.isEmpty()) {

    this.items.push(queueElement);

  } else {

    var added = false;

    for (var i = 0; i < this.size(); i++) {

      if (queueElement.priority < this.items[i].priority) {

        this.items.splice(i, 0, queueElement);

        added = true;

        break ;

      }

    }

    if (!added) {

      this.items.push(queueElement);

    }

  }

}

// 打印队列里的元素

function print () {

  var strArr = [];

  strArr = this.items.map(function (item) {

    return `${item.element}->${item.priority}`;

  });

  console.log(strArr.toString());

}

最小优先队列测试:

// 创建最小优先队列minPriorityQueue实例

var minPriorityQueue = new MinPriorityQueue();

console.log(minPriorityQueue.isEmpty());    // true

minPriorityQueue.enqueue("John", 1);        // undefined

minPriorityQueue.enqueue("Jack", 3);        // undefined

minPriorityQueue.enqueue("Camila", 2);      // undefined

minPriorityQueue.enqueue("Tom", 3);          // undefined

minPriorityQueue.print();                    // "John->1,Camila->2,Jack->3,Tom->3"

console.log(minPriorityQueue.size());        // 4

console.log(minPriorityQueue.isEmpty());    // false

minPriorityQueue.dequeue();                  // {element: "John", priority: 1}

minPriorityQueue.dequeue();                  // {element: "Camila", priority: 2}

minPriorityQueue.print();                    // "Jack->3,Tom->3"

minPriorityQueue.clear();                    // undefined

console.log(minPriorityQueue.size());        // 0

实现最大优先队列

最大优先队列只要将优先级的判断改为大于号”>”就可以了:在此我向大家推荐一个架构学习交流群。交流学习群号:821169538  里面会分享一些资深架构师录制的视频录像:有Spring,MyBatis,Netty源码分析,高并发、高性能、分布式、微服务架构的原理,JVM性能优化、分布式架构等这些成为架构师必备的知识体系。还能领取免费的学习资源,目前受益良多。

// 最大优先队列MaxPriorityQueue类

function MaxPriorityQueue () {

  this.items = [];

  this.enqueue = enqueue;

  this.dequeue = dequeue;

  this.front = front;

  this.isEmpty = isEmpty;

  this.size = size;

  this.clear = clear;

  this.print = print;

}

// 优先队列添加元素,要根据优先级判断在队列中的插入顺序

function enqueue (element, priority) {

  var queueElement = {

    element: element,

    priority: priority

  };

  if (this.isEmpty()) {

    this.items.push(queueElement);

  } else {

    var added = false;

    for (var i = 0; i < this.items.length; i++) {

      // 注意,只需要将这里改为大于号就可以了

      if (queueElement.priority > this.items[i].priority) {

        this.items.splice(i, 0, queueElement);

        added = true;

        break ;

      }

    }

    if (!added) {

      this.items.push(queueElement);

    }

  }

}

最大优先队列测试:

// 创建最大优先队列maxPriorityQueue实例

var maxPriorityQueue = new MaxPriorityQueue();

console.log(maxPriorityQueue.isEmpty());    // true

maxPriorityQueue.enqueue("John", 1);        // undefined

maxPriorityQueue.enqueue("Jack", 3);        // undefined

maxPriorityQueue.enqueue("Camila", 2);      // undefined

maxPriorityQueue.enqueue("Tom", 3);          // undefined

maxPriorityQueue.print();                    // "Jack->3,Tom->3,Camila->2,John->1"

console.log(maxPriorityQueue.size());        // 4

console.log(maxPriorityQueue.isEmpty());    // false

maxPriorityQueue.dequeue();                  // {element: "Jack", priority: 3}

maxPriorityQueue.dequeue();                  // {element: "Tom", priority: 3}

maxPriorityQueue.print();                    // "Camila->2,John->1"

maxPriorityQueue.clear();                    // undefined

console.log(maxPriorityQueue.size());        // 0

2.3 循环队列

还有一种队列实现叫做循环队列

循环队列的一个例子就是击鼓传花游戏(Hot Potato)。在这个游戏中,孩子们围城一个圆圈,击鼓的时候把花尽快的传递给旁边的人。某一时刻击鼓停止,这时花在谁的手里,谁就退出圆圈直到游戏结束。重复这个过程,直到只剩一个孩子(胜者)。

下面我们在普通队列的基础上,实现一个模拟的击鼓传花游戏:

// 实现击鼓传花

function hotPotato (nameList, num) {

  var queue = new Queue();

  for (var i = 0; i < nameList.length; i++) {

    queue.enqueue(nameList[i]);

  }

  var eliminated = '';

  while (queue.size() > 1) {

    // 循环num次,队首出来去到队尾

    for (var i = 0; i < num; i++) {

      queue.enqueue(queue.dequeue());

}

    // 循环num次过后,移除当前队首的元素

    eliminated = queue.dequeue();

    console.log(`${eliminated}在击鼓传花中被淘汰!`);

}

  // 最后只剩一个元素

  return queue.dequeue();

}

// 测试

var nameList = ["John", "Jack", "Camila", "Ingrid", "Carl"];

var winner = hotPotato(nameList, 10);

console.log(`最后的胜利者是:${winner}`);

执行结果为:

// John在击鼓传花中被淘汰!

// Ingrid在击鼓传花中被淘汰!

// Jack在击鼓传花中被淘汰!

// Camila在击鼓传花中被淘汰!

// 最后的胜利者是:Carl

相关文章

  • JavaScript数据结构之 - 队列

    前面我们学习了栈的实现,队列和栈非常类似,但是使用了不同的原则,而非后进先出。 队列是遵循FIFO(First I...

  • JavaScript数据结构之队列

    接上篇-数据结构之栈 数据结构之---队列 1.队列的定义 队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端...

  • JavaScript 数据结构之队列

    一、认识队列(queue) 示意图 队列是一种受限的线性表,先进先出(FIFO) 只能在表的前端删除元素 只能在表...

  • JavaScript数据结构之队列

  • 算法 - 队列类型

    队列 一个先进先出的数据结构 javascript中没有队列,但可以用Array实现队列的所有功能 队列的应用场景...

  • JavaScript描述数据结构之队列

    队列 特点:先进先出 队列的实现

  • JS中的栈、队列和链表 -- 队列

    栈和队列是数据结构里的基本概念之一。所以今天讨论的内容是如何在JavaScript中实现一个队列。 什么是队列 顾...

  • 队列 js版

    队列 写在前面:还没想好写啥。 1.什么是队列? 一个先进先出的数据结构 javascript中其实是没有队列的,...

  • 前端常见数据结构小结

    常见数据结构的 JavaScript 实现 栈 队列 链表 集合 字典 哈希表 二叉树 图 前端与数据结构 数据结...

  • JavaScript数据结构-队列

    队列遵循FIFO先进先出原则。用数组储存队列中的数据结构队列类 使用ES6进行实现使用WeakMap保存私有属性,...

网友评论

    本文标题:JavaScript数据结构之 - 队列

    本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/umybtqtx.html