JS数据结构之队列结构详解

一.认识队列

受限的线性结构:

• 我们已经学习了一种受限的线性结构:栈结构.
• 并且已经知道这种受限的数据结构对于解决某些特定问题,会有特别的
• 效果.
• 下面,我们再来学习另外一个受限的数据结构:队列.

队列(Queue)，它是一种受限的线性表,先进先出(FIFO First ln First Out)

• 受限之处在于它只允许在表的前端( front ）进行删除操作
• 而在表的后端(rear)进行插入操作

生活中类似的队列结构

• 生活中类似队列的场景就是非常多了
• 比如在电影院,商场,甚至是厕所排队.
• 优先排队的人,优先处理.(买票,结账, WC)

二.队列的应用

打印队列:

• 有五份文档需要打印,这些文档会按照次序放入到打印队列中.
• 打印机会依次从队列中取出文档,优先放入的文档，优先被取出，并且对该文档进行打印.
• 以此类推,直到队列中不再有新的文档.

线程队列:

• 在开发中,为了让任务可以并行处理,通常会开启多个线程.
• 但是,我们不能让大量的线程同时运行处理任务.(占用过多的资源)
• 这个时候,如果有需要开启线程处理任务的情况,我们就会使用线程队列.
• 线程队列会依照次序来启动线程,并且处理对应的任务.

队列如何实现呢?

我们一起来研究一下队列的实现.

三.队列类的创建

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

function Queue() { //属性 this.items = [] } 

四.队列的常见操作

队列有哪些常见的操作呢?

• 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

现在，,我们来实现这些方法.

其实很栈中方法的实现非常相似.因为我们的队列也是基于数组的

//1.将元素加入到队列中 Queue.prototype.enqueue = function (element) { this.items.push(element) } //2.从队列中删除前端元素 Queue.prototype.dequeue = function () { return this.items.shift() } //3.查看前端元素 Queue.prototype.front = function () { return this.items[0] } //4.查看队列是否为空 Queue.prototype.isEmpty = function () { return this.items.length === 0 } //5.查看队列中元素的个数 Queue.prototype.size = function () { return this.items.length } //6.toString方法 Queue.prototype.toString = function () { let resultString = '' for (let i = 0; i 

五.击鼓传花

击鼓传花是一个常见的面试算法题.使用队列可以非常方便的实现最终的结果.

原游戏规则:

班级中玩一个游戏。所有学生围成一圈,从某位同学手里开始向旁边的同学传一束花.- 这个时候某个人(比如班长),在击鼓,鼓声停下的一颗,花落在谁手里,谁就出来表演节目.

修改游戏规则:

• 我们来修改一下这个游戏规则.
• 几个朋友一起玩一个游戏,围成一圈，开始数数,数到某个数字的人自动淘汰.
• 最后剩下的这个人会获得胜利,请问最后剩下的是原来在哪一个位置上的人?

封装一个基于队列的函数

• 参数:所有参与人的姓名,基于的数字
• 结果:最终剩下的一人的姓名

//击鼓传花 function paseGame(nameList, num) { //创建一个队列 let queue = new Queue() //将所有人依次加入队列 for (let i = 0; i  1) { //不是num的时候吗，重新加入到队列的末尾 //num数字之前的人重新放入到队列的末尾 for (let i = 0; i 

六.优先级队列

优先级队列的特点:

• 我们知道,普通的队列插入一个元素,数据会被放在后端.并且需要前面所有的元素都处理完成后才会处理前面的数据.
• 但是优先级队列,在插入一个元素的时候会考虑该数
  据的优先级.
• 和其他数据优先级进行比较.
• 比较完成后,可以得出这个元素在队列中正确的位置
• 其他处理方式,和基本队列的处理方式一样.

优先级队列主要考虑的问题:

• 每个元素不再只是一个数据,而且包含数据的优先级
• 在添加方式中,根据优先级放入正确的位置.

优先级队列的应用:

1.一个现实的例子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。
• 在有些国家，老年人和孕妇（或带小孩的妇女）登机时也享有高于其他乘客的优先级。

2.另一个现实中的例子是医院的（急诊科)候诊室。

• 医生会优先处理病情比较严重的患者。
• 当然,一般情况下是按照排号的顺序。

3.计算机中,我们也可以通过优先级队列来重新排序队列中任务的顺序

比如每个线程处理的任务重要性不同,我们可以通过优先级的大小,来决定该线程在队列中被处理的次序.

七.优先级队列的实现

现优先级队列相对队列主要有两方面需要考虑:

1)封装元素和优先级放在一起(可以封装一个新的构造函数)

2)添加元素时,将新插入元素的优先级和队列中已经存在的元素优先级进行比较,以获得自己正确的位置.

//封装优先级队列 function PriorityQueue() { //在PriorityQueue重新创建了一个类 function QueueElemnt(element, priority) { this.element = element this.priority = priority } //封装属性 this.items = [] //1.实现插入方法 PriorityQueue.prototype.enqueue = function (element, priority) { //创建QueueElement对象 let queueElemnt = new QueueElemnt(element, priority) //判断队列是否为空 if (this.items.length === 0) { this.items.push(queueElemnt) } else { let added = false for (let i = 0; i 

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