【数据结构与算法】JavaScript实现队列结构（Queue）

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【数据结构与算法】JavaScript实现队列结构（Queue）

文章目录

• • JavaScript实现队列结构（Queue）
  • • 一、队列简介
    • 二、封装队列类
    • • 2.1.代码实现
      • 2.2.队列的应用
    • 三、优先队列
    • • 3.1.优先级队列的实现
      • 3.2.注意点

JavaScript实现队列结构（Queue）

一、队列简介

队列是是一种受限的线性表，特点为先进先出（FIFO：first in first out）。

• 受限之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作；
• 在表的后端（rear）进行插入操作；

相当于排队买票，先来的先买票，后来的后买票。

队列的应用：

• 打印队列：计算机打印多个文件的时候，需要排队打印；
• 线程队列：当开启多线程时，当新开启的线程所需的资源不足时就先放入线程队列，等待CPU处理；

队列类的实现：

队列的实现和栈一样，有两种方案：

• 基于数组实现；
• 基于链表实现；

队列的常见操作：

• enqueue（element）：向队列尾部添加一个（或多个）新的项；
• dequeue（）：移除队列的第一（即排在队列最前面的）项，并返回被移除的元素；
• front（）：返回队列中的第一个元素——最先被添加，也将是最先被移除的元素。队列不做任何变动（不移除元素，只返回元素信息与Stack类的peek方法非常类似）；
• 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；
• toString（）：将队列中的内容，转成字符串形式；

二、封装队列类

2.1.代码实现

    // 基于数组封装队列类function Queue() {// 属性this.items = []// 方法// 1.enqueue():将元素加入到队列中Queue.prototype.enqueue = element => {this.items.push(element)}// 2.dequeue():从队列中删除前端元素Queue.prototype.dequeue = () => {return this.items.shift()}// 3.front():查看前端的元素Queue.prototype.front = () => {return this.items[0]}// 4.isEmpty:查看队列是否为空Queue.prototype.isEmpty = () => {return this.items.length == 0;}// 5.size():查看队列中元素的个数Queue.prototype.size = () => {return this.items.length}// 6.toString():将队列中元素以字符串形式输出Queue.prototype.toString = () => {let resultString = ''for (let i of this.items){resultString += i + ' '}return resultString}}

测试代码：

 	// 创建队列let queue = new  Queue()// 将元素加入到队列中queue.enqueue('a')queue.enqueue('b')queue.enqueue('c')queue.enqueue('d')console.log(queue);												//58// 从队列中删除元素queue.dequeue()console.log(queue);												//62queue.dequeue()console.log(queue);												//64//frontconsole.log(queue.front());								 		//67// 验证其他方法console.log(queue.isEmpty());								 	//70console.log(queue.size());								 		//71console.log(queue.toString());								 	//72

测试结果：

2.2.队列的应用

使用队列实现小游戏：击鼓传花，传入一组数据和设定的数字num，循环遍历数组内元素，遍历到的元素为指定数字num时将该元素删除，直至数组剩下一个元素。

代码实现：

    // 队列应用：面试题：击鼓传花let passGame = (nameList, num) => {//1.创建队列结构let queue = new Queue()//2.将所有人依次加入队列// 这是ES6的for循环写法，i相当于nameList[i]for(let i of nameList){queue.enqueue(i)}// 3.开始数数while(queue.size() > 1){//队列中只剩1个人就停止数数// 不是num的时候，重新加入队列末尾// 是num的时候，将其从队列中删除// 3.1.num数字之前的人重新放入队列的末尾(把队列前面删除的加到队列最后)for(let i = 0; i< num-1; i++ ){queue.enqueue(queue.dequeue())}// 3.2.num对应这个人，直接从队列中删除/*思路是这样的，由于队列没有像数组一样的下标值不能直接取到某一元素，所以采用，把num前面的num-1个元素先删除后添加到队列末尾，这样第num个元素就排到了队列的最前面，可以直接使用dequeue方法进行删除*/queue.dequeue()}//4.获取剩下的那个人console.log(queue.size());									//104let endName = queue.front()console.log('最终剩下的人：' + endName);						   //106	return nameList.indexOf(endName);}//5.测试击鼓传花let names = ['lily', 'lucy', 'Tom', 'Lilei', 'Tony']console.log(passGame(names, 3));								//113

测试结果：

三、优先队列

优先级队列主要考虑的问题为：

• 每个元素不再只是一个数据，还包含数据的优先级；
• 在添加数据过程中，根据优先级放入到正确位置；

3.1.优先级队列的实现

代码实现：

    // 封装优先级队列function PriorityQueue() {//内部类：在类里面再封装一个类;表示带优先级的数据function QueueElement(element, priority) {this.element = element;this.priority = priority;} // 封装属性this.items = []// 1.实现按照优先级插入方法PriorityQueue.prototype.enqueue = (element, priority) => {// 1.1.创建QueueElement对象let queueElement = new QueueElement(element, priority)// 1.2.判断队列是否为空if(this.items.length == 0){this.items.push(queueElement)}else{// 定义一个变量记录是否成功添加了新元素let added = falsefor(let i of this.items){// 让新插入的元素与原有元素进行优先级比较(priority越小，优先级越大)if(queueElement.priority < i.priority){this.items.splice(i, 0, queueElement)added = true// 新元素已经找到插入位置了可以使用break停止循环break}}// 新元素没有成功插入，就把它放在队列的最前面if(!added){this.items.push(queueElement)}}}// 2.dequeue():从队列中删除前端元素PriorityQueue.prototype.dequeue = () => {return this.items.shift()}// 3.front():查看前端的元素PriorityQueue.prototype.front = () => {return this.items[0]}// 4.isEmpty():查看队列是否为空PriorityQueue.prototype.isEmpty = () => {return this.items.length == 0;}// 5.size():查看队列中元素的个数PriorityQueue.prototype.size = () => {return this.items.length}// 6.toString():以字符串形式输出队列中的元素PriorityQueue.prototype.toString = () => {let resultString = ''for (let i of this.items){resultString += i.element + '-' + i.priority + ' '}return resultString}}

测试代码：

    // 测试代码let pq = new PriorityQueue();pq.enqueue('Tom',111);pq.enqueue('Hellen',200);pq.enqueue('Mary',30);pq.enqueue('Gogo',27);// 打印修改过后的优先队列对象console.log(pq);

测试结果：

3.2.注意点

关于数组方法splice用法：

• splice（1，0，‘Tom’）：表示在索引为1的元素前面插入元素’Tom‘（也可以理解为从索引为1的元素开始删除，删除0个元素，再在索引为1的元素前面添加元素’Tom’）；
• splice（1，1，‘Tom’）：表示从索引为1的元素开始删除（包括索引为1的元素），共删除1个元素，并添加元素’Tom’。即把索引为1的元素替换为元素’Tom’。

数组的push方法在数组、栈和队列中的形式：

• 数组：在数组[0，1，2]中，pop(3)，结果为[0，1，2，3]；
• 栈：执行pop(0)，pop(1)，pop(2)，pop(3)，从栈底到栈顶的元素分别为：0，1，2，3；如果看成数组，可写为[0，1，2，3]，但是索引为3的元素3其实是栈顶元素；所以说栈的push方法是向栈顶添加元素（但在数组的视角下为向数组尾部添加元素）；
• 队列：enqueue方法可以由数组的push方法实现，与数组相同，相当于在数组尾部添加元素。

可以这样想：栈结构是头朝下（索引值由下往上增大）的数组结构。