JS数据结构与算法-队列结构

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所属分类:Web前端
摘要

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.


队列结构

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 < this.items.length; i++) {             resultString += this.items[i] + ''         }         return resultString     } 

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 < nameList.length; i++) {         queue.enqueue(nameList[i])     }      //开始数数字     while (queue.size() > 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 < num - 1; i++) {             queue.enqueue(queue.dequeue())         }         //num对应的这个人直接从队列中删除          queue.dequeue()     }     //获取剩下的结果     let endName = queue.front()     console.log(endName);     return nameList.indexOf(endName) }  paseGame(['lisi', 'zhangsan', 'fgbfd', 'tom', 'jack', 'lisa', 'ez', 'laoshu', 'jikdf', 'dsada', 'poru', 'fjds'], 6)//fgbfd 

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:

  • 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。
  • 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。
  • 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 < this.items.length; i++) {                 if (queueElemnt.priority < this.items[i].priority) {                     this.items.splice(i, 0, queueElemnt)                     added = true                     break                 }             }             if (!added) {                 this.items.push(queueElemnt)             }         }     }      //2.从队列中删除前端元素     PriorityQueue.prototype.dequeue = function () {         return this.items.shift()     }      //3.查看前端元素     PriorityQueue.prototype.front = function () {         return this.items[0]     }      //4.查看队列是否为空     PriorityQueue.prototype.isEmpty = function () {         return this.items.length === 0     }      //5.查看队列中元素的个数     PriorityQueue.prototype.size = function () {         return this.items.length     }      //6.toString方法     PriorityQueue.prototype.toString = function () {         let resultString = ''         for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {             resultString += this.items[i] + ''         }         return resultString     } }  // 测试代码 let pq = new PriorityQueue() pq.enqueue('abc', 111) pq.enqueue('cba', 151) pq.enqueue('nba', 66) pq.enqueue('wba', 856) console.log(pq);