JS数据结构学习：队列

队列的定义

队列是遵循先进先出原则的一组有序的项，与栈的不同的是，栈不管是入栈还是出栈操作都是在栈顶操作，队列则是在队尾添加元素，队顶移除，用一个图来表示大概是这样事的：

用一个更形象的例子就是：排队服务，总是先排队的人会先接受服务，当然不考虑插队的情况

队列的创建

与栈的创建类似，首先创建一个表示队列的函数，然后定义一个数组用来保存队列里的元素：

function Queue() {
  let items = []
}

创建队列后需要为其定义一些方法，一般来说队列包含以下方法：

• enqueue(element)：向队的尾部添加一个新的项
• dequeue()：移除队列第一项，并返回被移除的元素
• front()：返回队列第一项，队列不做任何变动
• isEmpty()：如果队列中没有任何元素返回true，否则返回false
• size()：返回队列包含的元素个数

具体实现：

function Queue() {
  let items = []
  // 向队列的尾部添加新元素
  this.enqueue = function (element) {
    items.push(element)
  }
  // 遵循先进先出原则，从队列的头部移除元素
  this.dequeue = function () {
    return items.shift()
  }
  // 返回队列最前面的项
  this.front = function () {
    return items[0]
  }
  // 返回队列是否为空
  this.isEmpty = function () {
    return items.length === 0
  }
  // 返回队列的长度
  this.size = function () {
    return items.length
  }
  // 打印队列，方便观察
  this.print = function () {
    console.log(items.toString())
  }
}

队列的使用

接下来让我们看看队列的使用：

let queue = new Queue()
queue.enqueue('a')
queue.enqueue('b')
queue.enqueue('c')
queue.dequeue()
queue.print()

首先向队列中添加三个元素：a,b,c,然后移除队列中的一个元素，最后打印现有队列，让我们一起图解这个过程：

es6实现Queue

和实现Stack类一样，也可以用es6的class语法实现Queue类，用WeakMap保存私用属性items，并用闭包返回Queue类，来看具体实现：

let Queue = (function () {
  let items = new WeakMap
  class Queue {
    constructor () {
      items.set(this, [])
    }
    enqueue (element) {
      let q = items.get(this)
      q.push(element)
    }
    dequeue () {
      let q = items.get(this)
      return q.shift()
    }
    front () {
      let q = items.get(this)
      return q[0]
    }
    isEmpty () {
      let q = items.get(this)
      return q.length === 0
    }
    size () {
      let q = items.get(this)
      return q.length
    }
    print () {
      let q = items.get(this)
      console.log(q.toString())
    }
  }
  return Queue
})()
let queue = new Queue()
queue.enqueue('a')
queue.enqueue('b')
queue.enqueue('c')
queue.dequeue()
queue.print()

优先队列

优先队列顾名思义就是：队列中的每个元素都会有各自的优先级，在插入的时候会根据优先级的高低顺序进行插入操作，和前面队列实现有点不太一样的地方，队列中的元素多了有先级的属性，下面来看具体代码：

function PriorityQueue() {
  let items = []
  // 队列元素，多定义一个优先级变量
  function QueueElement(element, priority) {
    this.element = element
    this.priority = priority
  }
  this.enqueue = function (element, priority) {
    let queueElement = new QueueElement(element, priority)
    let added = false
    for (let i = 0; i < items.length; i++) {
      //数字越小优先级越高
      if (queueElement.priority < items[i].priority) {
        items.splice(i, 0, queueElement)
        added = true
        break
      }
    }
    if (!added) {
      items.push(queueElement)
    }
  }
  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.print = function () {
    for (let i = 0; i < items.length; i++) {
      console.log(`${items[i].priority}-${items[i].element}`)
    }
  }
}
let priorityQueue = new PriorityQueue()
priorityQueue.enqueue('a', 3)
priorityQueue.enqueue('b', 2)
priorityQueue.enqueue('c', 1)
priorityQueue.dequeue()
priorityQueue.print()

入队时如果队列为空直接加入队列，否则进行比较，priority小的优先级高，优先级越高放在队列的越前面，下面用一个图来看调用过程：

循环队列

循环队列顾名思义就是：给定一个数，然后迭代队列，从队列开头移除一项，然后再将其加到队列末尾，当循环到给定数字时跳出循环，从队首移除一项，直至剩余一个元素，下面来看具体代码：

unction Queue() {
  let items = []
  this.enqueue = function (element) {
    items.push(element)
  }
  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.print = function () {
    console.log(items.toString())
  }
}
function loopQueue(list, num) {
  let queue = new Queue()
  for (let i = 0; i<list.length; i++) {
    queue.enqueue(list[i])
  }
  while (queue.size() > 1) {
    for (let j = 0; j<num; j++) {
      queue.enqueue(queue.dequeue())
    }
    let out = queue.dequeue()
    console.log('出队列：' + out)
  }
  return queue.dequeue()
}
console.log('last：' + loopQueue(['a', 'b', 'c', 'd', 'e'], 3))

总结

这篇文章主要对队列做了简单介绍，对队列以及相关应用做了简单实现。如果有错误或不严谨的地方，欢迎批评指正，如果喜欢，欢迎点赞。