数据结构与算法之队列结构

Posted 2020-11-22 jcdxh

队列结构

• 受限的线性结构
  • 之前我们总结了：栈结构
  • 并且已经知道这种受限的数据结构对于解决某些特定的问题，会有特别的效果
  • 这面文章，介绍了另外一个受限的数据结构：队列
• 队列的结构：
  • 满足先进先出的一种结构
  • 受限之处：只允许在表的前端进行删除操作，表的后端进行插入操作
  • 抽象比喻：栈就是树立的杯子，而队列就是横着的管道
• 队列的应用：
  • 打印队列：这些文档会按照次序放入，优先的放入，优先的被取出
  • 线程队列：在开发中，为了让任务可以并行处理，通常会开启多个线程，但是我们不能让大量的线程同时运行处理（占用过多资源）。这个时候，如果有需要开启线程处理任务的话，就会使用线程队列，线程队列会依照次序来启动线程，并且处理任务

队列类的创建和常见操作

• 队列的实现和栈一样，有两种方案
  • 基于数组实现
  • 基于链表实现

 // 封装队列
    function Queue() {
      //属性
      this.items = []

      //方法
      // 1.将元素加入到队列中
      Queue.prototype.enqueue = function (element) {  
        this.items.push(element)
      }
      // 2.从队列中删除前端元素
      Queue.prototype.dequeue = function () {  
        return this.items.shift()
      }
      // 3.查看前端元素
      Queue.prototype.front = function () {
        return this.items[0]
      }
      // 4.判断队列是否为空
      Queue.prototype.isEmpty = function () {
        return this.items.length == 0
      }
      // 5.获取队列中元素的个数
      Queue.prototype.size = function () {
        return this.items.length
      }
      // 6.toString方法
      Queue.prototype.toString = function () {
        //20  10  12 8  7
        let resultString = ''
        for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
          resultString += this.items[i] + ''
        }
        return resultString
      }
    }

    //使用队列
    var queue = new Queue()

    // 验证使用
    queue.enqueue('abc')
    queue.enqueue('cba')
    queue.enqueue('nba')
    queue.enqueue('mba')
    alert(queue)
    queue.dequeue()
    alert(queue)
    //....其他方法

击鼓传花算法面试题

击鼓传花规则

• 几个朋友一起玩一个游戏，围城一圈，开始数数，数到某个数字的人自动淘汰
• 最后剩下的这个人会获得胜利，请问最后剩下的是原来哪个位置上的人
• 封装一个基于队列的函数：
  • 参数：所有参与人的姓名，基于的数字
  • 结果：最终剩下的一个人的姓名
• 思路：将这几个人依此加入队列，然后将一个一个取出，每个取出的时候，就将其放入尾部，取出时，如果符合要求，就剔除

代码实现

//面试题，击鼓传花（使用了上面封装的队列类）
    function passGame(namelist, num) {
      //1.创建一个队列结构
      var queue = new Queue
      //2.所有人依此加入队列
      for (let i = 0; i < namelist.length; i++) {
        queue.enqueue(namelist[i])
      }
      //3.开始数数字
      while (queue.size() > 1) {
        //不是num的时候，重新加入到末尾,是num的时候，将其从队列中删除
        //3.1 num数字之前的人，依此放到末尾去
        for (let i = 0; i < num - 1; i++) {
          //先删除前端元素，再添加到尾部
          queue.enqueue(queue.dequeue())
        }
        //3.2 num对应的这个人，直接从队列中删除掉 
        //因为num对应的前面的人都放到后面去了，所以现在前端就是num对应的那个人
        queue.dequeue()
      }
        //获取最终剩下的那个人
        //获取最终剩下的那个人再原来的数组中是第一个位置

        var endName = queue.front()
        return (namelist.indexOf(endName)+1)+':'+endName
    }
     
    //测试击鼓传花
    names =['lili','lucy','tom','lilei','hy']
    console.log(passGame(names, 3))

优先级队列

• 优先级队列：再插入一个元素的时候会考虑该数据的优先级，而不是直接插入
• 和其他数据优先级进行比较
• 比较完成后，可以得出这个元素再队列中正确的位置
• 其他处理方式，和基本队列的处理方式一样
• 优先级队列主要考虑的问题：
  • 每个元素不再只是一个数据，而且还包含数据的优先级
  • 再添加方式中，根据优先级放入正确的位置
• 优先级队列的应用：
  • 登机顺序：头等舱和商务舱的优先级顺序

优先级队列的实现

• 实现优先级队列相对队列主要有两仿麦呢的考虑：

  • 1.封装元素和优先级放在一起（可以封装一个新的构造函数）
  • 2.添加元素时，将新的插入元素的优先级和队列中已经存在的元素优先级进行比较，以获得自己正确的位置

• 1.初步结构封装：

      //封装优先级队列
      function PrioritQueue(){
        //在封装一个类
        //类似java中的内部类，外部传入的两个数，但是内部对这两个数时有封装的
        function QueueElement(element,priorit){
          this.element = element
          this.priorit = priorit
        }
        //封装属性
        this.items = []
  
        //实现插入方法
        PrioritQueue.prototype.enqueue=function(element,priorit){
          //1.先创建QueueElement对象
          var queueElement = new QueueElement(element,priorit)
  
        }
      }

• 2.优先级队列数据结构实现：

   //封装优先级队列
      function PrioritQueue() {
        //在封装一个类
        //类似java中的内部类，外部传入的两个数，但是内部对这两个数时有封装的
        function QueueElement(element, priorit) {
          this.element = element
          this.priorit = priorit
        }
        //封装属性
        this.items = []
  
        //实现插入方法
        PrioritQueue.prototype.enqueue = function (element, priorit) {
          //先创建QueueElement对象
          var queueElement = new QueueElement(element, priorit)
  
          //判断队列是否为空
          if (this.items.length == 0) {
            //如果为空，则能直接插入
            this.items.push(queueElement)
          } else {
            let added = false
            for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
              if (queueElement.priorit < this.items[i].priorit) {
                this.items.splice(i, 0, queueElement)
                added = true
                break
              }
            }
            if (!added) {
              this.items.push(queueElement)
            }
          }
        }
        //(插以外，其他的操作与普通队列相同)
        // 2.从队列中删除前端元素
        PrioritQueue.prototype.dequeue = function () {
          return this.items.shift()
        }
        // 3.查看前端元素
        PrioritQueue.prototype.front = function () {
          return this.items[0]
        }
        // 4.判断队列是否为空
        PrioritQueue.prototype.isEmpty = function () {
          return this.items.length == 0
        }
        // 5.获取队列中元素的个数
        PrioritQueue.prototype.size = function () {
          return this.items.length
        }
        // 6.toString方法
        PrioritQueue.prototype.toString = function () {
          //20  10  12 8  7
          let resultString = ''
          for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
            resultString += this.items[i].element + '-' +this.items[i].priorit+ ' '
          }
          return resultString
        }
      }
      // 测试代码
      var pq = new PrioritQueue()
  
      //enqueue方法
      pq.enqueue('abc',111)
      pq.enqueue('cba',200)
      pq.enqueue('nba',50)
      pq.enqueue('nba',66)
      console.log(pq)