Swift算法俱乐部：Swift队列数据结构（Queue)

翻译自raywenderlich网站iOS教程Swift Algorithm Club系列

准备开始

队列（Queue)是一个列表，您只能在后面插入新项目并从前面删除项目。 这可确保入队的第一个元素也是首先出队的元素。 先到先出
在许多算法中，我们希望在某个时间点将项目添加到临时列表中，然后在以后再次将它们从列表中拉出。 添加和删除这些项目的顺序非常重要。

队列提供先进先出或先入先出的顺序。 首先插入的元素也是第一个出来的元素（和堆栈(Stack)非常类似，是LIFO或后进先出。）

这是一个栗子
理解队列的最简单方法是看看它是如何使用的。

想象一下你有一个队列。 以下是你如何入选一个数字：

queue.enqueue(10)

队列现在是[10]。 然后，继续将下一个号码添加到队列中：

queue.enqueue(3)

队列现在是[10,3]。 继续添加：

queue.enqueue(57)

队列现在是[10,3,57]。 我们可以将队列中的第一个元素从队列中拉出：

queue.dequeue()

将返回10，因为这是插入的第一个数字。 队列现在将是[3，57]。 每个项目都向上移动一个地方。

queue.dequeue()

这将返回3.下一个出列将返回57，依此类推。 如果队列为空，则出队将返回零。

实现队列
在本节中，将实现一个存储Int值的简单通用队列。
创建一个新的playground，添加如下代码：

public struct Queue {
    
}

playground还包含LinkedList的代码（可以通过转到查看 Project Navigators Show Project Navigator并打开Sources LinkedList来看到这一点。

入队（Enqueue）

队列需要入队方法。 我们使用项目中包含的LinkedList实现来实现队列。 在花括号之间添加以下内容：

// 1
fileprivate var list = LinkedList<Int>()

// 2
public mutating func enqueue(_ element: Int) {
    list.append(element)
}

1. 添加了一个fileprivate LinkedList变量，用于将这些项目存储在队列中。
2. 已经添加了一个方法来排列项目。 这个方法会改变底层的LinkedList，所以明确地指定了在方法前加上mutating关键字。

出列（Dequeue)

队列也需要一个出队方法。

// 1
public mutating func dequeque() -> Int? {
    // 2
    guard !list.isEmpty, let element = list.first else { return nil}
    
    list.remove(element)
    
    return element.value
}

1. 添加一个返回队列中第一个项目的出队方法。 返回类型可以为空来处理队列为空。
2. 使用guard语句处理队列为空。 如果这个队列是空的，那么guard将会进入else块。

查看（Peek）

队列还需要一个peek方法，它在队列的开始处返回该项目而不删除它。

public func peek() -> Int? {
  return list.first?.value
}

IsEmpty

队列可以是空的。 添加一个isEmpty属性，该属性将返回基于LinkedList的值：

public var isEmpty: Bool {
    return list.isEmpty
}

打印队列

让我们试试新队列。 在队列实现下面，将以下内容写入playground中：

var queue = Queue()
queue.enqueue(10)
queue.enqueue(3)
queue.enqueue(57)

定义队列后，尝试将队列打印到控制台：

print(queue)

输出如下：

Queue(list: [10, 3, 57])

这输出的样式不是很好。 要显示更可读的输出字符串，可以使队列采用CustomStringConvertable协议。 为此，请在Queue类的实现下方添加以下内容：

// 1
extension Queue: CustomStringConvertible {
    // 2
    public var description: String {
        // 3
        return list.description
    }
}

1. 声明Queue类的扩展，让它遵循CustomStringConvertible协议。 该协议期望使用字符串类型实现带名称描述的计算属性。
2. 声明了description属性。 这是一个计算属性，它是一个返回String的只读属性。
3. 返回基于LinkedList的描述。

现在控制台的输出编程如下样式：

[10, 3, 57]

Swift通用队列实现
此时，我们已经实现了一个存储Int值的通用队列，并提供了在Queue类中查看，排队和出列项目的功能。
在本节中，我们使用泛型从队列中抽象出类型需求。

将Queue类的实现更新为以下内容：

// 1
public struct Queue<T> {
    // 2
    fileprivate var list = LinkedList<T>()
    
    // 3
    public mutating func enqueue(_ element: T) {
        list.append(element)
    }
    
    // 4
    public mutating func dequeque() -> T? {

        guard !list.isEmpty, let element = list.first else { return nil}
        
        list.remove(element)
        
        return element.value
    }
    // 5
    public func peek() -> T? {
        return list.first?.value
    }
    
    public var isEmpty: Bool {
        return list.isEmpty
    }
}

修正测试代码如下：

var queue = Queue<Int>()
queue.enqueue(10)
queue.enqueue(3)
queue.enqueue(57)
print(queue)

还可以尝试使用不同类型的Queue：

var queue2 = Queue<String>()
queue2.enqueue("mad")
queue2.enqueue("lad")
if let first = queue2.dequeque() {
    print(first)
}
print(queue2)

以上是本人在raywenderlich学习时为方便自己，用翻译工具翻译之后做的一个记录。

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