javascript 队列

邱秋1年前 13:42

队列定义

队列(Queue)是一种遵从先进先出(First in, first out。简称FIFO)原则的有序集合。 它和栈的不同点是栈是先进后出的,队列是先进先出的,栈都是在一端进与出,而队列是在一端进在另一端出。栈的删除操作在表尾进行,队列的删除操作在表头进行。顺序栈能够实现多栈空间共享,而顺序队列不能。 共同点是只允许在端点处插入和删除元素。多链栈和多链队列的管理模式可以相同。

栈定义
JavaScript是单线程语言,主线程执行同步代码。 函数调用时, 便会在内存形成了一个“调用记录”, 又称“调用帧”, 保存调用位置和内部变量等信息。 如果函数内部还调用了其他函数,那么在调用记录上方又会形成一个调用记录, 所有的调用记录就形成一个“调用栈”。 (尾调用、尾递归优化)

堆定义
对象被分配在一个堆中,一个用以表示一个内存中大的未被组织的区域。

所以
JS是单线程, 主线程执行同步代码, 事件、I/O操作等异步任务,将会进入任务队列执行,异步执行有结果之后,就会变为等待状态, 形成一个先进先出的执行栈,主线程的同步代码执行完之后,再从”任务队列”中读取事件, 执行事件异步任务的回调。 这就是为什么执行顺序是, 同步 > 异步 > 回调 更简单的说:只要主线程空了(同步),就会去读取”任务队列”(异步),这就是JavaScript的运行机制。

本文将实现 基本队列、优先队列和循环队列

消息队列与事件循环Event Loop
一个 JavaScript 运行时包含了一个待处理的消息队列(异步任务),(内部是不进入主线程,而进入”任务队列”(task queue)的任务。比如UI事件、ajax网络请求、定时器setTimeout和setInterval等。 每一个消息都与一个函数(回调函数callback)相关联。当栈为空时,从队列中取出一个消息进行处理。这个处理过程包含了调用与这个消息相关联的函数(以及因而创建了一个初始堆栈帧)。当栈再次为空的时候,也就意味着消息处理结束。

这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)。

基本队列
基本队列的方法中,包含了一下6 个方法
①向队列(尾部)中添加元素(enqueue)
②(从队列头部)删除元素(dequeue)
③查看队列头部的元素(front)
④查看队列是否为空(isEmpty)
⑤查看队列的长度(size)
⑥查看队列(print)

function Queue() {
    //初始化队列(使用数组实现)
    var items = []

    //入队
    this.enqueue = function (ele) {
        items.push(ele)
    }

    //出队
    this.dequeue = function () {
       return items.shift()
    }

    //返回首元素
    this.front = function () {
        return items[0]
    }

    //队列是否为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length == 0
    }

    //清空队列
    this.clear = function () {
        items = []
    }

    //返回队列长度
    this.size = function () {
        return items.length
    }

    //查看列队
    this.show = function () {
        return items
    }
}

var queue = new Queue();
queue.enqueue('hello');
queue.enqueue('world');
queue.enqueue('css');
queue.enqueue('javascript');
queue.enqueue('node.js');
console.log(queue.isEmpty());    // false
console.log(queue.show());       //hello,world,css3,javascript,node.js 
console.log(queue.size());       //5
console.log(queue.front());      //hello
console.log(queue.dequeue());    //hello
console.log(queue.show());       //'world', 'css', 'javascript', 'node.js'
console.log(queue.clear());      
console.log(queue.size());       //0

优先队列的实现

在优先队列中,元素的添加或者删除是基于优先级的。实现优先队列有两种方式:①优先添加,正常出列;②正常添加,优先出列

优先添加,正常出列的(最小优先队列)例子(这个例子在实现队列的基础上,把添加进队列的元素从普通数据改为对象(数组)类型,该对象包含需要添加进队列的元素的值和优先级):

function PriorityQueue() {
    //初始化队列(使用数组实现)
    var items = []
    //因为存在优先级,所以插入的列队应该有一个优先级属性
    function queueEle(ele, priority) {
        this.ele = ele
        this.priority = priority
    }
    //入队
    this.enqueue = function (ele, priority) {
        let element = new queueEle(ele, priority)
        //为空直接入队
        if (this.isEmpty()) {
            items.push(element)
        }
        else {
            var qeueued = false; //是否满足优先级要求,并且已经入队
            for (let i = 0; i < this.size(); i++) {
                if (element.priority < items[i].priority) {
                    items.splice(i, 0, element)
                    qeueued = true
                    break;
                }
            }
            //如果不满足要求,没有按要求入队,那么就直接从尾部入队
            if (!qeueued) items.push(element)
        }
    }

    //出队
    this.dequeue = function () {
        return items.shift()
    }

    //返回首元素
    this.front = function () {
        return items[0]
    }

    //队列是否为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length == 0
    }

    //清空队列
    this.clear = function () {
        items = []
    }

    //返回队列长度
    this.size = function () {
        return items.length
    }

    //查看列队
    this.show = function () {
        return items
    }
}

var priorityQueue = new PriorityQueue();
priorityQueue.enqueue('优先级2-1', 2);
priorityQueue.enqueue('优先级1-1', 1);
priorityQueue.enqueue('优先级1-2', 1);
priorityQueue.enqueue('优先级3-1', 3);
priorityQueue.enqueue('优先级2-2', 2);
priorityQueue.enqueue('优先级1-3', 1);
priorityQueue.show(); // 按优先级顺序输出

//输出
[
0:queueEle {ele: "优先级1-1", priority: 1},
1:queueEle {ele: "优先级1-2", priority: 1},
2:queueEle {ele: "优先级1-3", priority: 1},
3:queueEle {ele: "优先级2-1", priority: 2},
4:queueEle {ele: "优先级2-2", priority: 2},
5:queueEle {ele: "优先级3-1", priority: 3}
]

循环队列

可以使用循环队列来模拟击鼓传花的游戏(约瑟夫环问题):一群孩子围成一圈,每次传递 n 个数,停下来时手里拿花的孩子被淘汰,直到队伍中只剩下一个孩子,即胜利者。

循环队列,每次循环的时候(从队列头部)弹出一个孩子,再把这个孩子加入到队列的尾部,循环 n 次,循环停止时弹出队列头部的孩子(被淘汰),直到队列中只剩下一个孩子。

function Queue() {
    //初始化队列(使用数组实现)
    var items = []

    //入队
    this.enqueue = function (ele) {
        items.push(ele)
    }

    //出队
    this.dequeue = function () {
        return items.shift()
    }

    //返回首元素
    this.front = function () {
        return items[0]
    }

    //队列是否为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length == 0
    }

    //清空队列
    this.clear = function () {
        items = []
    }

    //返回队列长度
    this.size = function () {
        return items.length
    }

    //查看列队
    this.show = function () {
        return items
    }
}

/**
 * 
 * @param {名单} names 
 * @param {指定传递次数} num 
 */
function onlyOne(names, num) {
    var queue = new Queue()
    //所有名单入队
    names.forEach(name => {
        queue.enqueue(name)
    });

    //淘汰的人名
    var loser = ''
    //只要还有一个以上的人在,就一直持续
    while (queue.size() > 1) {
        for (let i = 0; i < num; i++) {
            //把每次出队的人,再次入队 ,这样一共循环了num 次(击鼓传花一共传了num次)
            queue.enqueue(queue.dequeue())
        }
        //到这就次数就用完了,下一个就要出队了
        loser = queue.dequeue()
        console.log(loser + '被淘汰了')
    }
    //到这就剩下一个人了
    return queue.dequeue()
}

var names = ['文科', '张凡', '覃军', '邱秋', '黄景']
var winner = onlyOne(names, 99)
console.log('金马奖影帝最终获得者是:' + winner)

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