JavaScript队列、优先队列与循环队列

网络编程 2024/11/15 佚名

3 2 1

队列是一种遵从先进先出（FIFO）原则的有序集合
队列在尾部添加新元素，从顶部移除元素

队列的理解

队列在我们生活中最常见的场景就是排队了
队列这个名字也已经很通俗易懂了

和栈很像，这不过队列是先入先出的数据结构

队列的前面是队头
队列的后面是队尾
出队从队头出
入队从队尾入

队列的创建

和栈类似，这里我就不就不啰嗦了
同样需要实现一些功能
这里我类比生活中的排队上厕所

向队列中添加元素（进入排队的队伍中）
移除队头元素（队伍最前面的人出队进入厕所）
查看队头元素（查看队伍最前面的人）
判断队列是否为空（看看队伍中有没有人）
移除队伍全部元素（厕所炸了，都散了吧）
查看栈里元素个数（查看排队的有多少人）

于是我们可以创建一个完整队列实现，同样是利用我们的数组实现
数组头就是队列头

function Queue() {
  var items = [];
  this.enqueue = function (ele) {
    items.push(ele);
  };//入队
  this.dequeue = function () {
    return items.shift();
  };//出队
  this.front = function () {
    return items[0];
  };//查看队头元素
  this.isEmpty = function () {
    return items.length === 0;
  };//判断队列是否为空
  this.size = function () {
    return items.length;
  };//队列大小
  this.clear = function () {
    items = [];
  };//清空队列
  this.print = function () {
    console.log(items.toString());
  };//打印队列
}
var queue = new Queue(); //声明队列的实例

队列的使用

下面我们就用这个队列简单模拟排队

var queue = new Queue();
console.log("队列是否为空： " + queue.isEmpty());
queue.enqueue('Mr.A');
queue.enqueue('Mr.B');
queue.enqueue('Mr.C');
console.log("当前队列：");
queue.print();
console.log("出队的人： " + queue.dequeue());
console.log("当前队列：");
queue.print();

控制台打印：

优先队列

在我们排队上厕所的时候，来了一位拥有VIP会员卡的朋友，插到了队伍的最前面
过了一会儿又来了一位拥有SVIP会员卡的朋友，插到了VIP的前面

虽然这个比喻可能不恰当，但是生活中可能存在有优先级的队列
优先级高的人可以查到优先级低的人前面

这就是循环队列

如果优先值小的元素放到队列的前面，这叫做最小优先队列
反之优先值大的元素放到队列的前面，这叫做最大优先队列
但其实他们两个仅仅是一个判断的改变，实现方式是一样的
优先队列较普通队列的区别也就是入队要判断优先级，并且需要对我们的元素进行处理，其他方法不变
这处理也就是把元素包装为一个拥有优先级的对象
既然所有对象都有着同样的属性，那我们毫无疑问就应该使用工厂构建
我们可以稍微修改一下我们的队列类
来实现一个最小优先队列

function PriorityQueue() {
  var items = [];
  function QueEle(ele, priority){ //封装我们的元素为一个对象
    this.ele = ele; //元素
    this.priority = priority; //优先级
  }
  this.enqueue = function (ele, priority) {
    var queObj = new QueEle(ele, priority); //创建队列元素对象
    if(this.isEmpty()){ //如果队列是空的，直接插入
      this.push(queObj);
    }else{
      var bAdded = false;
      for(var i = 0, len = items.length; i < len; i++){ 
        if(priority < items[i].priority){
          items.splice(i, 0, queObj); // 循环队列，如果优先级小于这个位置元素的优先级，插入
          bAdded = true;
          break;
        }
      }
      if(!bAdded){
        items.push(queObj); // 如果循环一圈都没有找到能插队的位置，直接插入队列尾部
      }
    }
  };
  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.clear = function () {
    items = [];
  };
  this.print = function () {
    //这个地方稍微修改一下下
    var temp = [];
    for(var i = 0, len = items.length; i < len; i++){
      temp.push(items[i].ele);
    }
    console.log(temp.toString());
  };
}

解释我已经在代码里说的很明白
下面我们就用这个优先队列同样来模拟排队上WC

var pQueue = new PriorityQueue();
pQueue.enqueue('Mr.A', 3);
pQueue.enqueue('Mr.B', 3);
pQueue.enqueue('Mr.C', 3);
console.log("原队列:");
pQueue.print();
pQueue.enqueue('VIP', 2);
pQueue.enqueue('SVIP', 1);
console.log("新队列:");
pQueue.print();

控制台打印：

循环队列

循环队列典型的例子击鼓传花
还记得在我上高中的时候我们晚自习一停电就玩这个
拿一个东西当“花”，轮着传，“鼓”一停，拿到花的同学就要站起来唱歌
可以把循环队列当作是队列的应用
下面我们来模拟实现循环队列击鼓传花

function hotPotato(pepoleList, frequency){ //参数：表示人的数组，传花的频率
  var queue = new Queue();
  for(var i = 0, len = pepoleList.length; i < len; i++){
    queue.enqueue(pepoleList[i]); //初始化，进入队列
  }
  var eliminated;//被淘汰的同学
  while(queue.size() > 1){ //只要队列至少还有两个人，就一直循环
    for(var i = 0; i < frequency; i++){//出队入队，模拟循环效果
      queue.enqueue(queue.dequeue());
    }
    eliminated = queue.dequeue();//清算
    console.log(eliminated + '被淘汰');
  }
  return queue.dequeue();//返回队列中的最后一人
}
var pepole = ['Mr.A','Mr.B','Mr.C','Mr.D','Mr.E','Mr.F'];
var gameWinner = hotPotato(pepole, 12);
console.log('全场最佳:' + gameWinner);

控制台输出：