JS資料結構學習：佇列

william_li發表於2019-02-12
JS資料結構佇列

佇列的定義

佇列是遵循先進先出原則的一組有序的項，與棧的不同的是，棧不管是入棧還是出棧操作都是在棧頂操作，佇列則是在隊尾新增元素，隊頂移除，用一個圖來表示大概是這樣事的：

JS資料結構學習：佇列
用一個更形象的例子就是：排隊服務，總是先排隊的人會先接受服務，當然不考慮插隊的情況

佇列的建立

與棧的建立類似，首先建立一個表示佇列的函式，然後定義一個陣列用來儲存佇列裡的元素：

function Queue() {
  let items = []
}
複製程式碼

建立佇列後需要為其定義一些方法，一般來說佇列包含以下方法：

  • enqueue(element)：向隊的尾部新增一個新的項
  • dequeue()：移除佇列第一項，並返回被移除的元素
  • front()：返回佇列第一項，佇列不做任何變動
  • isEmpty()：如果佇列中沒有任何元素返回true，否則返回false
  • size()：返回佇列包含的元素個數

具體實現：

function Queue() {
  let items = []
  // 向佇列的尾部新增新元素
  this.enqueue = function (element) {
    items.push(element)
  }
  // 遵循先進先出原則，從佇列的頭部移除元素
  this.dequeue = function () {
    return items.shift()
  }
  // 返回佇列最前面的項
  this.front = function () {
    return items[0]
  }
  // 返回佇列是否為空
  this.isEmpty = function () {
    return items.length === 0
  }
  // 返回佇列的長度
  this.size = function () {
    return items.length
  }
  // 列印佇列，方便觀察
  this.print = function () {
    console.log(items.toString())
  }
}
複製程式碼

佇列的使用

接下來讓我們看看佇列的使用：

let queue = new Queue()
queue.enqueue('a')
queue.enqueue('b')
queue.enqueue('c')
queue.dequeue()
queue.print()
複製程式碼

首先向佇列中新增三個元素：a,b,c,然後移除佇列中的一個元素，最後列印現有佇列，讓我們一起圖解這個過程：

JS資料結構學習：佇列

es6實現Queue

和實現Stack類一樣，也可以用es6的class語法實現Queue類，用WeakMap儲存私用屬性items，並用閉包返回Queue類，來看具體實現：

let Queue = (function () {
  let items = new WeakMap
  class Queue {
    constructor () {
      items.set(this, [])
    }
    enqueue (element) {
      let q = items.get(this)
      q.push(element)
    }
    dequeue () {
      let q = items.get(this)
      return q.shift()
    }
    front () {
      let q = items.get(this)
      return q[0]
    }
    isEmpty () {
      let q = items.get(this)
      return q.length === 0
    }
    size () {
      let q = items.get(this)
      return q.length
    }
    print () {
      let q = items.get(this)
      console.log(q.toString())
    }
  }
  return Queue
})()
let queue = new Queue()
queue.enqueue('a')
queue.enqueue('b')
queue.enqueue('c')
queue.dequeue()
queue.print()
複製程式碼

優先佇列

優先佇列顧名思義就是：佇列中的每個元素都會有各自的優先順序，在插入的時候會根據優先順序的高低順序進行插入操作，和前面佇列實現有點不太一樣的地方，佇列中的元素多了有先級的屬性，下面來看具體程式碼：

function PriorityQueue() {
  let items = []
  // 佇列元素，多定義一個優先順序變數
  function QueueElement(element, priority) {
    this.element = element
    this.priority = priority
  }
  this.enqueue = function (element, priority) {
    let queueElement = new QueueElement(element, priority)
    let added = false
    for (let i = 0; i < items.length; i++) {
      //數字越小優先順序越高
      if (queueElement.priority < items[i].priority) {
        items.splice(i, 0, queueElement)
        added = true
        break
      }
    }
    if (!added) {
      items.push(queueElement)
    }
  }
  this.dequeue = function () {
    return items.shift()
  }
  this.front = function () {
    return items[0]
  }
  this.isEmpty = function () {
    return items.length === 0
  }
  this.size = function () {
    return items.length
  }
  this.print = function () {
    for (let i = 0; i < items.length; i++) {
      console.log(`${items[i].priority}-${items[i].element}`)
    }
  }
}
let priorityQueue = new PriorityQueue()
priorityQueue.enqueue('a', 3)
priorityQueue.enqueue('b', 2)
priorityQueue.enqueue('c', 1)
priorityQueue.dequeue()
priorityQueue.print()
複製程式碼

入隊時如果佇列為空直接加入佇列，否則進行比較，priority小的優先順序高，優先順序越高放在佇列的越前面，下面用一個圖來看呼叫過程：

JS資料結構學習：佇列

迴圈佇列

迴圈佇列顧名思義就是：給定一個數，然後迭代佇列，從佇列開頭移除一項，然後再將其加到佇列末尾，當迴圈到給定數字時跳出迴圈，從隊首移除一項，直至剩餘一個元素，下面來看具體程式碼：

unction Queue() {
  let items = []
  this.enqueue = function (element) {
    items.push(element)
  }
  this.dequeue = function () {
    return items.shift()
  }
  this.front = function () {
    return items[0]
  }
  this.isEmpty = function () {
    return items.length === 0
  }
  this.size = function () {
    return items.length
  }
  this.print = function () {
    console.log(items.toString())
  }
}
function loopQueue(list, num) {
  let queue = new Queue()
  for (let i = 0; i<list.length; i++) {
    queue.enqueue(list[i])
  }
  while (queue.size() > 1) {
    for (let j = 0; j<num; j++) {
      queue.enqueue(queue.dequeue())
    }
    let out = queue.dequeue()
    console.log('出佇列：' + out)
  }
  return queue.dequeue()
}
console.log('last：' + loopQueue(['a', 'b', 'c', 'd', 'e'], 3))
複製程式碼

總結

這篇文章主要對佇列做了簡單介紹，對佇列以及相關應用做了簡單實現。如果有錯誤或不嚴謹的地方，歡迎批評指正，如果喜歡，歡迎點贊。

相關文章