在JavaScript中的数据结构(队列)

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文章目录

  • 什么是队列?
  • 创建队列
      • 新建队列
      • 队列可用的方法
      • 队列添加元素
      • 队列移除元素
      • 队列查看元素
          • 查看队列头元素
          • 检查队列是否为空
          • 检查队列的长度
          • 打印队列元素
    • 完整队列代码
  • 循环队列
  • 优先队列是什么?
  • 总结


什么是队列?

当我们在浏览器中打开新标签时,就会创建一个任务队列。这是因为每个标签都是单线程处
理所有的任务,它被称为事件循环。浏览器要负责多个任务,如渲染HTML,执行JavaScript代码,处理用户交互(用户输入、鼠标点击等),执行和处理异步请求。

队列(Queue)是一种具有先进先出(FIFO, First-In-First-Out)特性的数据结构,它可以用于在计算机程序中管理和存储元素。在JavaScript中,可以使用数组(Array)或链表(Linked List)等数据结构来实现队列。

其实可以用窗口排队打饭为案例,先来的先排队打饭。
在JavaScript中的数据结构(队列)_第1张图片


创建队列

队列主要有两个基本操作: 入队(enqueue)和出队(dequeue)。在队列中,新元素被添加到队列末尾,并等待其他已存在的元素被处理后才能被移除。当删除元素时,总是从队首开始移除元素。

新建队列

创建类来表示一个队列,先从最基本的声明类开始:

function Queue() { 
 //这里是属性和方法
} 

需要一个用于存储队列中元素的数据结构,使用数组,(Queue类和Stack类非常类似,只是添加和移除元素的原则不同):

function Queue() { 
 //用于存储队列中元素的数据结构
 let items = []; 
 //这里是属性和方法
} 

队列可用的方法

  • enqueue(element(s)):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。

队列添加元素

首先要实现的是enqueue方法。这个方法负责向队列添加新元素。这里有一个非常重要的细
节,新的项只能添加到队列末尾:

this.enqueue = function(element){ 
 items.push(element); 
}; 

队列移除元素

接下来要实现dequeue方法。这个方法负责从队列移除项。由于队列遵循先进先出原则,
最先添加的项也是最先被移除的。可以用shift方法,shift方法会从数组中移除存储在索引0(第一个位置)的元素:

this.dequeue = function(){ 
 return items.shift(); 
};

只有enqueue方法和dequeue方法可以添加和移除元素,这样就确保了Queue类遵循先进先
出原则。

队列查看元素

查看队列头元素

现在来为我们的类实现一些额外的辅助方法。如果想知道队列最前面的项是什么,可以用
front方法。这个方法会返回队列最前面的项(数组的索引为0):

this.front = function(){ 
 return items[0]; 
};
检查队列是否为空

可以直接使用length == 0判断,如果队列为空,它会返回true,否则返回false):

this.isEmpty = function(){ 
 return items.length == 0; 
}; 
检查队列的长度

类似于数组的length属性,我们也能实现队列的length。对于集合,最好用size代替length。
因为队列的内部使用数组保存元素,所以能简单地返回队列的长度:

this.size = function(){ 
 return items.length; 
};
打印队列元素

为了检查队列元素,实现一个辅助方法print。把队列元素都输出到控制台:

this.print = function(){ 
 console.log(items.toString()); 
}; 

完整队列代码

function Queue() { 
 //用于存储队列中元素的数据结构
 let items = []; 
 //队列添加元素
 this.enqueue = function(element){ 
  items.push(element); 
 }; 
 //队列移除元素
 this.dequeue = function(){ 
  return items.shift(); 
 };
 //查看队列头元素
 this.front = function(){ 
  return items[0]; 
 };
 //检查队列的长度
 this.size = function(){ 
  return items.length; 
 };
 //打印队列元素
 this.print = function(){ 
  console.log(items.toString()); 
 }; 
} 

循环队列

循环队列,修改版的队列实现。为了解决假上溢问题,引入循环队列,即把向量空间想象为一个首尾相接的圆环,在循环队列中进行出队、入队操作时,头尾指针仍要加1,朝前移动。只不过当头尾指针指向向量上界(MAXNUM-1)时,其加1操作的结果是指向向量的下界0。
在JavaScript中的数据结构(队列)_第2张图片


优先队列是什么?

优先队列,队列修改版。元素的添加和移除是基于优先级的。现实的例子有就是机场登机的顺序,头等舱和商务舱乘客的优先级要高于经济舱乘客;迪士尼入园vip先入园等等。
实现一个优先队列,有两种选项:设置优先级,然后在正确的位置添加元素;或者用入列操
作添加元素,然后按照优先级移除它们。因此可以对它们使用默认的出列操作:
在JavaScript中的数据结构(队列)_第3张图片


总结

在JavaScript中,队列(Queue)是一种具有先进先出(FIFO, First-In-First-Out)特性的数据结构,它可以用于在计算机程序中管理和存储元素。队列中,新元素被添加到队列末尾,并等待其他已存在的元素被处理后才能被移除。当删除元素时,总是从队首开始移除元素。队列主要有两个基本操作: 入队(enqueue)和出队(dequeue),在JavaScript中可以使用数组(Array)或链表(Linked List)等数据结构来实现队列。除了入队和出队操作,队列还可以提供其他方法,如peek()返回队列头部的值、isEmpty()判断队列是否为空等等,但其基本实现都是基于入队和出队这两个基本操作。

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