javascript資料結構與演算法---佇列
佇列是一種列表，不同的是佇列只能在隊尾插入元素，在隊首刪除元素。佇列用於儲存按順序排列的資料，先進先出，這點和棧不一樣(後入先出)。在棧中，最後入棧的元素反而被優先處理。我們現在可以把佇列想象對我們去餐館吃飯的情景，很多人排隊吃飯，排在最前面的人先打飯。新來的人只能在後面排隊。直到輪到他們為止。
一：對佇列的操作
佇列有2種主要的操作，向隊尾中插入新元素enqueue()方法和刪除佇列中的隊首的元素的dequeue()方法，另外我們還有一個讀取隊頭的元素，這個方法我們可以叫front()方法。該方法返回隊頭元素等等方法。
看到如上描述，我們很多人可能會想到陣列，陣列裡面也有2個方法和上面的方法功能類似，陣列中push()方法也是往陣列後面加入新元素，陣列中shift（）方法則可以刪除陣列裡面的第一個元素。如下程式碼：
var arrs = []; arrs.push("a"); arrs.push("b"); console.log(arrs); // ["a","b"]; arrs.shift(); console.log(arrs); // ['b'];
下面我們可以使用上面的陣列中的push()和shift()的2個方法來封裝我們的佇列Queue類；
1. 我們可以先定義一個建構函式Queue類，如下：
function Queue() { this.dataStore = []; }
如上：this.dataStore = []; 空陣列時儲存佇列中所有的元素的。
2. 向隊尾中新增一個元素方法如下：
function enqueue(element) { this.dataStore.push(element); }
3. 刪除隊首的元素如下：
function dequeue() { return this.dataStore.shift() }
4. 讀取隊首的元素如下：
function front() { return this.dataStore[0]; }
5. 讀取隊尾的元素如下：
function back() { return this.dataStore[this.dataStore.length - 1]; }
6. 顯示佇列中的所有元素
function toString() { var retStr = ""; for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) { retStr += this.dataStore[i] + "\n"; } return retStr; }
7. 判斷佇列是否為空如下：
function empty(){ if(this.dataStore.length == 0) { return true; }else { return false; } }
下面是完整的JS程式碼如下：
function Queue() { this.dataStore = []; } Queue.prototype = { // 向隊尾新增一個元素 enqueue: function(element) { this.dataStore.push(element); }, // 刪除隊首的元素 dequeue: function(){ return this.dataStore.shift(); }, // 讀取隊首的元素 front: function(){ return this.dataStore[0]; }, // 讀取隊尾的元素 back: function(){ return this.dataStore[this.dataStore.length - 1]; }, // 顯示佇列內的所有元素 toString: function(){ var retStr = ""; for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) { retStr += this.dataStore[i] + "\n"; } return retStr; }, // 判斷佇列是否為空 empty: function(){ if(this.dataStore.length == 0) { return true; }else { return false; } } };
我們現在可以對以上程式碼測試下：如下：
var q = new Queue(); q.enqueue("a"); q.enqueue("b"); q.enqueue("c"); console.log(q.toString()); // a b c q.dequeue(); console.log(q.toString()); // b c console.log("Front of queue:" +q.front()); // b console.log("Back of queue:" +q.back()); // c
二：使用佇列對資料進行排序
比如對於 0 ~ 99 的數字進行排序，原理是：先對個位上的數字進行排序一次，然後對十位上的數字再進行排序一次。每個數字根據對應位上的數值被分在不同的盒子裡面，然後對於個位上的數字採用除餘數的方法，對於10位上的數字採用除法的方法，那麼這種排序叫做 “基數排序”. 但是它不是最快的排序方法，但是它描述了一些有趣的佇列使用方法。
比如如下陣列：
var nums = ["50","12","95","7","90","3","74","81","91","72"];
1. 經過基數排序--個位排序後，數字被分配在不同的盒子裡面。（在JS裡面，我們可以分配在不同的佇列Queue例項類裡面）。如下
queues[0] = 50 或者 90
queues[1] = 81 或者 91
queues[2] = 12 或者 72
queues[3] = 3
queues[4] = 74
queues[5] = 95
queues[6]
queues[7] = 7
queues[8]
queues[9]
根據盒子的順序，對數字第一次個位排序後結果如下：
nums = [50,90,81,91,12,72,3,74,95,7]
2. 然後根據十位上的數值再將上次排序後的結果分配到不同的盒子中。如下：
queues[5] = 50 queues[9] = 90 queues[8] = 81 queues[9] = 91 queues[1] = 12 queues[7] = 72 queues[0] = 3 queues[7] = 74 queues[9] = 95 queues[0] = 7
最後，將盒子中的數字取出，組成一個新的列表，該列表即為排序好的數字。如下：
即可生成如下：
nums = [3,7,12,50,72,74,81,90,91,95];
如上使用佇列列表盒子，可以實現這個演算法，我們需要10個佇列，每個佇列對應一個數字，將所有佇列儲存在一個陣列中，使用取餘和除法操作決定個位和十位。演算法的剩餘部分將數字加入相應的佇列，根據個位數值進行重新排序，然後再根據十位上的數值進行排序，結果加入排序好的數字。
下面根據個位或十位上的數值，將數字分配到相應佇列的函式。
/* * 根據個位或十位上的數值，將數字分配到相應佇列的函式 * @param digit * digit=1 表示先按個位來分配 * digit = 10 表示是按十位來分配的 * @param n 表示迴圈比較多少次 一般陣列幾個數字就比較多少次 */ distribute: function(nums,queues,n,digit){ for(var i = 0; i < n; ++i) { if(digit == 1) { queues[nums[i] % 10].enqueue(nums[i]); }else { queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i]); } } }
下面是從佇列中收集數字的函式如下：
// 收集數字的函式 collect: function(queues,nums,n) { var i = 0; for(var digit = 0; digit < n; ++digit) { while(!queues[digit].empty()) { nums[i++] = queues[digit].dequeue(); } } }
由於上面省略了很多步驟，可能描述的不是很清楚，我們現在先來看看流程圖，結合流程圖，最後結合JS的所有程式碼就可以理解"基數排序的"基本原理了；下面我們可以看看如下的流程圖；
最後是所有的JS程式碼如下：
function Queue() { this.dataStore = []; } Queue.prototype = { // 向隊尾新增一個元素 enqueue: function(element) { this.dataStore.push(element); }, // 刪除隊首的元素 dequeue: function(){ return this.dataStore.shift(); }, // 讀取隊首的元素 front: function(){ return this.dataStore[0]; }, // 讀取隊尾的元素 back: function(){ return this.dataStore[this.dataStore.length - 1]; }, // 顯示佇列內的所有元素 toString: function(){ var retStr = ""; for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) { retStr += this.dataStore[i] + "\n"; } return retStr; }, // 判斷佇列是否為空 empty: function(){ if(this.dataStore.length == 0) { return true; }else { return false; } }, /* * 根據個位或十位上的數值，將數字分配到相應佇列的函式 * @param digit * digit=1 表示先按個位來分配 * digit = 10 表示是按十位來分配的 * @param n 表示迴圈比較多少次 一般陣列幾個數字就比較多少次 */ distribute: function(nums,queues,n,digit){ for(var i = 0; i < n; ++i) { if(digit == 1) { queues[nums[i] % 10].enqueue(nums[i]); }else { queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i]); } } }, // 收集數字的函式 collect: function(queues,nums,n) { var i = 0; for(var digit = 0; digit < n; ++digit) { while(!queues[digit].empty()) { nums[i++] = queues[digit].dequeue(); } } }, dispArray: function(arr) { for(var i = 0; i < arr.length; ++i) { console.log(arr[i]); } } };
下面的是對 "基數排序的" JS程式碼進行測試；如下程式碼：
var q = new Queue(); q.enqueue("a"); q.enqueue("b"); q.enqueue("c"); console.log(q.toString()); q.dequeue(); console.log(q.toString()); console.log("Front of queue:" +q.front()); console.log("Back of queue:" +q.back()); var queues = []; for(var i = 0; i < 10; ++i) { queues[i] = new Queue(); } var nums = ["50","12","95","7","90","3","74","81","91","72"]; console.log("before radix sort: "); console.log(nums); q.distribute(nums,queues,10,1); q.collect(queues,nums,10); q.dispArray(nums); console.log("分割線"); q.distribute(nums,queues,10,10); q.collect(queues,nums,10); q.dispArray(nums);
如上測試程式碼 大家可以執行下 就可以看到排序後的效果！