数据结构队列概述

Posted 2022-03-04 橘猫吃不胖～

数据结构队列概述

• 1 认识队列
• 2 队列的常见操作
• 3 击鼓传花实例
• 4 优先级队列

1 认识队列

队列是受限的线性表，先进先出（FIFO，First In First Out），受限之处在于它只允许在表的前端进行删除操作，在表的后端进行插入操作。

在生活中队列结构也很常见，比如说排队的时候，某人先排队，那么他的问题就会被先解决，某人后来，他的问题就被后解决。

队列示意图：

队列有两种实现方案：①基于数组实现；②基于链表实现

2 队列的常见操作

1. enqueue(element)：向队列尾部添加一个（或多个）新的项。
2. dequeue()：移除队列的第一项（排在队列最前面的），并返回被移除的元素。
3. front()：返回队列中第一个元素——最先被添加，也是最先被移除的元素，队列不做任何变动。
4. isEmpty()：如果队列中不包含任何元素，返回true，否则返回false。
5. size()：返回队列包含的元素个数，与数组的length属性类似
6. toString()：将队列中的内容转成字符串形式

下面使用数组来实现队列的操作：

function Queue() 
    this.items = []; // 属性

    // 将元素加到队列中
    Queue.prototype.enqueue = function (element) 
        this.items.push(element);
    

    // 从队列中删除前端元素
    Queue.prototype.dequeue = function () 
        return this.items.shift();
    

    // 查看队列第一个元素
    Queue.prototype.front = function () 
        return this.items[0];
    

    // 查看队列是否为空
    Queue.prototype.isEmpty = function () 
        return this.items.length == 0;
    

    // 查看队列中元素的个数
    Queue.prototype.size = function () 
        return this.items.length;
    

    // 将队列转化成字符串输出
    Queue.prototype.toString = function () 
        // 按照元素+空格+元素将其转化为字符串
        let result = "";
        for (let i = 0; i < this.items.length; i++) 
            result += this.items[i] + " ";
        
        return result;
    

3 击鼓传花实例

游戏规则：几个人一起玩游戏，围成一圈，这时规定了一个数字，从某个人开始数数，当数到该数字的人自动淘汰；剩下的人继续数该数字，当再次数到该数字时，这个人淘汰，以此类推，最后剩下的那个人获胜。

根据上面队列编写的方法再编写程序，输出获胜的人的姓名。

【实现思路】将玩游戏的人装在一个队列中，从第一个人开始数，如果某个人数到了这个给定的数字，则他被从队列删除，如果没有数到该数字，则将其排到队列的最后。

代码如下：

// 传入两个参数，玩游戏的人名单和给定的数字
function passGame(nameList, num) 
    // 创建一个队列
    let queue = new Queue();
    // 将所有人加入到队列中
    for (let i = 0; i < nameList.length; i++) 
        queue.enqueue(nameList[i]);
    
    // 循环数数，直到剩下最后一个人
    while (queue.size() > 1) 
        // 没有数到给定数字，将其排列到队列最后面
        for (let i = 0; i < num - 1; i++) 
            queue.enqueue(queue.dequeue());
        
        // 数到给定数字，这个人淘汰
        queue.dequeue();
    
    // 输出最后获胜的人
    console.log(queue.front());


let nameList = ["Tony", "Lucy", "Alice", "Bob", "Happy"];
passGame(nameList, 5);

程序结果：Lucy

4 优先级队列

优先级队列在插入一个元素时，会考虑该数据的优先级。该元素会与队列中其他元素进行比较，比较完成后，可以得出这个元素在队列中的正确的位置。

优先级队列在生活中也很常见，比如我们有一堆事情要处理，在时间比较紧迫的情况下，我们会优先处理时间比较紧而且比较重要的事情，不太重要的事情会往后推一推。

下面通过一个程序来实现优先级队列。实现优先级队列有两点要求：①封装元素时和优先级放在一起；②添加元素时，将新插入的元素的优先级和队列中已经存在的元素优先级进行比较，以获得自己的正确位置。

示例代码如下：

function PriorityQueue() 
    // 两个参数，一个是元素，一个是优先级
    function QueueElement(element, priority) 
        this.element = element
        this.priority = priority;
    
    // 封装属性
    this.items = [];
    // 实现插入方法
    PriorityQueue.prototype.enqueue = function (element, priority) 
        // 创建对象
        let queueElement = new QueueElement(element, priority);
        // 判断队列是否为空
        if (this.items.length == 0) 
            this.items.push(queueElement); // 将该元素直接添加到队列中
         else  // 如果队列不为空
            let added = false; // 标记队列中元素位置是否更改
            for (let i = 0; i < this.items.length; i++)  // 当前元素与队列中元素进行比较
                if (queueElement.priority < this.items[i].priority)  // 查找到位置
                    this.items.splice(i, 0, queueElement); // 将元素添加到自己的位置
                    added = true; // 标记队列元素更改
                    break; // 结束当前循环
                
            
            if (!added)  // 如果没有在队列中找到自己的顺序，表示该优先级最小
                this.items.push(queueElement); // 将其添加到队列末尾
            
        
    


let pq = new PriorityQueue();
// 为队列添加4个元素
pq.enqueue(2, 2);
pq.enqueue(16, 16);
pq.enqueue(9, 9)
pq.enqueue(1, 1);
// 输出排序后的队列
console.log(pq.items);