JavaScript实现队列结构（Queue）

## 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); //62 queue.dequeue() console.log(queue); //64 //front console.log(queue.front()); //67 // 验证其他方法 console.log(queue.isEmpty()); //70 console.log(queue.size()); //71 console.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()); //104 let 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 = false for(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。