JavaScript数据结构03 - 队列
栏目: JavaScript · 发布时间: 6年前
内容简介：前面我们学习了队列是遵循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。
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：
// 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
三、结束
本文会同步到我的个人博客，完整代码可以到我的 github仓库查看 ，如果对你有帮助的话欢迎点一个Star~~
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网
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