javascript資料結構——隊列

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　　隊列是一種先進先出的資料結。隊列只能在隊尾插入元素，在隊首刪除元素，這點和棧不一樣。它用於儲存順序排列的資料。隊列就像我們日常中的排隊一樣，排在最前面的第一個辦理業務，新來的人只能在後面排隊。隊列這種資料結構在編程中被用到很多地方。

定義隊列的操作

　

　　展示了隊列的兩個操作，入隊和出隊。出隊操作是刪除對頭的元素，入隊操作是在隊尾添加元素。除此之外我們還需要能夠擷取隊首和隊尾的元素或者全隊列的元素，還需要知道隊列的長度，還需要一個方法來清空隊列，由此，我們定義隊列的方法。

• enqueue()     入隊
• dequeue()     出隊
• front()          返回隊首
• back()          返回隊尾
• toString()      返回所有隊列中所有元素
• length()        返回隊列的長度
• clear()          清空隊列

 

隊列的實現

　　javascript中的數組具有其他程式設計語言的數組沒有的缺點，直接只用數組的push()方法就可以在數組末端加入元素，使用shift()方法可以刪除數組的第一個元素。使用數組來實現隊列順理成章。

　　準備開始實現對列Queue類，先從建構函式開始；

function Queue() {    this.dataStore = [];    this.enqueue = enqueue;    this.dequeue = dequeue;    this.front = front;    this.back = back;    this.toString = toString;    this.length = length;}

　　接下來開始實現對列的各個方法。

　　enqueue()方法向隊尾添加一個元素，dequeue()方法刪除隊首的元素：

function enqueue(element) {    this.dataStore.push(element);   // 把新來的元素放在隊尾}function dequeue() {    return this.dataStore.shift();    // 刪除隊首元素，並把這個元素返回}

　　front()和back()方法分別是返回隊列的隊首和隊尾的元素：

function front() {    return this.dataStore[0];  // 返回隊首元素}function back() {    return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];  // 返回隊尾元素}

 

　　toString() 方法顯示隊列內的所有元素: 

function toString() {    var retStr = ‘‘;    this.dataStore.forEach(val => {   // 遍曆隊列，把隊列中的所有元素拼成字串返回        retStr += val + ‘\n‘;    });    return retStr;}

 

　　length() 方法返回隊列長度，clear()方法清空隊列：

function length() {    return this.dataStore.length;}function clear() {    this.dataStore.length = 0;  // 通過把隊列的長置0來清空隊列}

　　到此，隊列這種資料結構藉助javascript已經實現了。接下來測試一下。

 

隊列的測試

　　測試代碼：

const q = new Queue();q.enqueue(‘java‘);q.enqueue(‘php‘);q.enqueue(‘python‘);console.log(‘隊列裡的所有元素：‘);console.log(q.toString());q.dequeue()console.log(‘出隊之後所有元素：‘);console.log(q.toString());console.log(‘隊首元素：‘ + q.front());console.log(‘隊尾元素：‘ + q.back());console.log(‘隊列長度：‘ + q.length());q.clear();console.log(‘清空隊列後的長度：‘ + q.length());

 

　　輸出結果：

　　輸出結構符合預期。

 

優先隊列

　　在一般情況下，從隊列中刪除的元素，一定是率先入隊的元素。但有的特殊情況不用遵守先進先出的約定。比如急診室裡的隊列，醫生會根據病人病情的嚴重程度來決定服務的優先順序。在這種隊列裡，從隊列中刪除的元素就有可能不是最先入隊的元素。這種情況，就需要使用一個叫優先隊列的資料結構來類比。

　　接下來，我們以急診室排隊為例，實現以下優先隊列。

　　在急診室的候診室裡，分診護士會評估患者病情的嚴重程度，然後給一個優先順序代碼，高優先順序的患者先於低優先順序的患 者就醫，同樣優先順序的患者按照先來先服務的順序就醫。

　　先來定義儲存隊列元素的對象，然後再構建我們的優先隊列系統:

function Patient(name, code) {    this.name = name;    this.code = code;    // 優先順序代碼，整數，代表患者優先順序}

 

 　　現在需要重新定義 dequeue() 方法，使其刪除隊列中擁有最高優先順序的元素。我們規定優先碼的值最小的元素優先順序最高。新的 dequeue() 方法遍曆隊列的底層儲存數組，從中找出優先碼最小的元素，然後刪除該元素。新的dequeque()方法定義如下所示：

function dequeue() {    let priority = this.dataStore[0].code;    let pos = 0;    // 使用簡單的順序尋找方法尋找優先順序最高的元素    this.dataStore.forEach((p, i) => {        if (p.code < priority) {            priority = p.code;            pos = i;        }    });    // 返回從隊列中刪除的元素    return this.dataStore.splice(pos, 1);}

 　　最後，重新實現toString()方法來顯示Patient對象。

function toString() {    var retStr = "";    this.dataStore.forEach(p => {        retStr += `${p.name} 優先順序： ${p.code}\n`;    });    return retStr;}

 

 　　到此，類比的急診優先隊列已經實現完成，我們測試一下。

var p = new Patient("小一", 5);const ed = new Queue();ed.enqueue(p);p = new Patient("小二", 4);ed.enqueue(p);p = new Patient("小三", 6);ed.enqueue(p);p = new Patient("小四", 1);ed.enqueue(p);p = new Patient("小五", 1);console.log(‘正在排隊的人：‘);console.log(ed.toString());// 第一輪ed.enqueue(p);var seen = ed.dequeue();console.log(‘正在被接診的病人：‘ + seen[0].name);console.log(‘等待的人：‘)console.log(ed.toString());// 下一輪var seen = ed.dequeue();console.log(‘正在被接診的病人：‘ + seen[0].name);console.log(‘等待的人：‘)console.log(ed.toString());// 下一輪var seen = ed.dequeue();console.log(‘正在被接診的病人：‘ + seen[0].name);console.log(‘等待的人：‘)console.log(ed.toString());

　　輸入結果：

　　可以看到，待診病人按照優先順序，一個一個的從隊列中被接診。

 

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