JavaScript数据结构——队列的实现与应用

  • 时间:
  • 浏览:0

  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,元素必须从队列头部移除。

  我们 在前一篇文章中描述了如保用JavaScript来实现栈累似 数据型态,这里我们 对应地来实现队列。

function Queue() {
    let items = [];

    // 向队列添加元素(四个



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();
    };

    // 返回队列中的第四个



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

    // 判断队列是否是为空
    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());
    };
}

  与栈的实现土方法累似 ,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)。下面是某些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,我们 允许批量向队列中添加元素,为此我们 需要判断enqueue土方法的参数类型,原因参数是数组,则用concat()函数连接四个 数组,原因参数也有数组,则直接用push()函数将元素添加到队列中。

  与栈的实现土方法一样,这里我们 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;
})();

  这四个 版本的执行结果是一样的,它们的区别我们 在前一篇文章中原因提及过了,这里不再赘述。

优先队列

  所谓优先队列,顾名思义,却说说插入到队列中的元素需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,原因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(四个



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;
                }
            }

            // 原因元素必须

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();
    };

    // 返回队列中的第四个



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

    // 判断队列是否是为空
    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}`);
        });
    };
}

  需要看得人,唯一有区别的必须enqueue土方法。我们 规定所有添加到优先队列的元素都需要满足{element, priority}累似 JSON格式,以保证队列中的每四个 元素也有四个 priority属性来表示优先级。原因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。原因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。我们 将print()土方法也做了某些调整,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

  原因John的优先级比其它四个 低,某些某些它被排在了最里边。嘴笨 Jack和Camila的优先级相同,却说Jack是在Camila以后 先插入到队列中的,某些某些Jack排在了Camila以后 ,这也符合了我们 的预期。

循环队列

   我们 用四个 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}`);

  在累似 游戏中,我们 传入由四个名字组成的数组,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。在每四个 过程中,我们 从队列头部取出四个 元素加到队列的尾部,当次数用完的以后 ,将队列头部的元素取出来,作为累似 轮中被淘汰的人。我就门 来看一下具体的执行过程,一以后 刚开始队列中的顺序是John, Jack, Camila, Ingrid, Carl,却说传递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

  以后 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四个 ,累似 却说最后的赢家!

  下面是删改的执行结果:

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

   下一章我们 继续来看看如保用JavaScript来实现链表。