JavaScript佇列原理與用法實例詳解
- 小云云原創
- 2017-12-18 13:31:232944瀏覽
隊列是一種列表，不同的是隊列只能在隊尾插入元素，在隊首刪除元素。佇列用來儲存依序排列的數據，先進先出，這點和棧不一樣(後入先出)。在堆疊中，最後入棧的元素反而優先處理。我們現在可以把隊列想像對我們去餐廳吃飯的情景，很多人排隊吃飯，排在最前面的人先打飯。新來的人只能在後面排隊。直到輪到他們為止。本文主要介紹了JavaScript資料結構與演算法之隊列原理與用法,較為詳細的說明了隊列的概念、原理,並結合實例形式分析了javascript實現與使用隊列的相關操作技巧與注意事項,需要的朋友可以參考下，希望能幫助大家。
一：對隊列的操作
佇列有2種主要的操作，向隊尾中插入新元素enqueue( )方法和刪除隊列中的隊首的元素的dequeue()方法，另外我們還有一個讀取隊頭的元素，這個方法我們可以叫front()方法。該方法返回隊頭元素等等方法。
看到如上描述，我們很多人可能會想到數組，數組裡面也有2個方法和上面的方法功能類似，數組中push()方法也是往數組後面加入新元素，數組中shift()方法則可以刪除數組裡面的第一個元素。如下程式碼：
var arrs = [];
arrs.push("a");
arrs.push("b");
console.log(arrs); // ["a","b"];
arrs.shift();
console.log(arrs); // ['b'];下面我們可以使用上面的陣列中的push()和shift()的2個方法來封裝我們的隊列Queue類別；
function Queue() {
this.dataStore = [];
}如上： this.dataStore = []; 空數組時儲存佇列中所有的元素的。
function enqueue(element) {
this.dataStore.push(element);
}3. 刪除隊首的元素如下：
function dequeue() {
return this.dataStore.shift()
}4. 讀取隊首的元素如下：
#
function front() {
return this.dataStore[0];
}5. 讀取隊尾的元素如下：
function back() {
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
}6. 顯示佇列中的所有元素
function toString() {
var retStr = "";
for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i] + "\n";
}
return retStr;
}7.判斷佇列是否為空如下：
#
function empty(){
if(this.dataStore.length == 0) {
return true;
}else {
return false;
}
}以下是完整的JS程式碼如下：
function Queue() {
this.dataStore = [];
}
Queue.prototype = {
// 向队尾添加一个元素
enqueue: function(element) {
this.dataStore.push(element);
},
// 删除队首的元素
dequeue: function(){
return this.dataStore.shift();
},
// 读取队首的元素
front: function(){
return this.dataStore[0];
},
// 读取队尾的元素
back: function(){
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
},
// 显示队列内的所有元素
toString: function(){
var retStr = "";
for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i] + "\n";
}
return retStr;
},
// 判断队列是否为空
empty: function(){
if(this.dataStore.length == 0) {
return true;
}else {
return false;
}
}
};我們現在可以對上述程式碼測試下：如下：
var q = new Queue();
q.enqueue("a");
q.enqueue("b");
q.enqueue("c");
console.log(q.toString()); // a b c
q.dequeue();
console.log(q.toString()); // b c
console.log("Front of queue:" +q.front()); // b
console.log("Back of queue:" +q.back()); // c
二：使用佇列對資料進行排序
例如對於0 ~ 99 的數字進行排序，原理是：先將個位上的數字排序一次，然後再對十位上的數字進行排序一次。每個數字根據對應位上的數值被分在不同的盒子裡面，然後對於個位上的數字採用除餘數的方法，對於10位上的數字採用除法的方法，那麼這種排序叫做“基數排序” . 但是它不是最快的排序方法，但是它描述了一些有趣的隊列使用方法。 例如如下數組：var nums = ["50","12","95","7","90","3","74","81","91","72"];1. 經過基數排序--個位元排序後，數字被分配在不同的盒子裡面。 （在JS裡面，我們可以分配在不同的佇列Queue實例類別裡面）。如下
queues[0] = 50 或者 90 queues[1] = 81 或者 91 queues[2] = 12 或者 72 queues[3] = 3 queues[4] = 74 queues[5] = 95 queues[6] queues[7] = 7 queues[8] queues[9]根據盒子的順序，對數字第一次個位元排序後結果如下：
nums = [50,90,81,91,12,72,3,74,95,7]2. 然後根據十位上的數值再將上次排序後的結果分配到不同的盒子中。如下：
queues[5] = 50 queues[9] = 90 queues[8] = 81 queues[9] = 91 queues[1] = 12 queues[7] = 72 queues[0] = 3 queues[7] = 74 queues[9] = 95 queues[0] = 7最後，將盒子中的數字取出，組成一個新的列表，該列表即為排序好的數字。如下：即可產生如下：
nums = [3,7,12,50,72,74,81,90,91,95];如上使用隊列列錶盒子，可以實現這個演算法，我們需要10個隊列，每個隊列對應一個數字，將所有佇列保存在一個陣列中，使用取餘和除法運算決定個位元和十位。演算法的剩餘部分將數字加入對應的佇列，根據個位數值重新排序，然後再根據十位上的數值進行排序，結果加入排序好的數字。 下面根據個位或十位上的數值，將數字分配到對應隊列的函數。
/*
* 根据个位或十位上的数值，将数字分配到相应队列的函数
* @param digit
* digit=1 表示先按个位来分配
* digit = 10 表示是按十位来分配的
* @param n 表示循环比较多少次 一般数组几个数字就比较多少次
*/
distribute: function(nums,queues,n,digit){
for(var i = 0; i < n; ++i) {
if(digit == 1) {
queues[nums[i] % 10].enqueue(nums[i]);
}else {
queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i]);
}
}
}下面是從佇列中收集數字的函數如下：
// 收集数字的函数
collect: function(queues,nums,n) {
var i = 0;
for(var digit = 0; digit < n; ++digit) {
while(!queues[digit].empty()) {
nums[i++] = queues[digit].dequeue();
}
}
}由於上面省略了很多步驟，可能描述的不是很清楚，我們現在先來看看流程圖，結合流程圖，最後結合JS的所有程式碼就可以理解"基數排序的"基本原理了；下面我們可以看看如下的流程圖；
#
function Queue() {
this.dataStore = [];
}
Queue.prototype = {
// 向队尾添加一个元素
enqueue: function(element) {
this.dataStore.push(element);
},
// 删除队首的元素
dequeue: function(){
return this.dataStore.shift();
},
// 读取队首的元素
front: function(){
return this.dataStore[0];
},
// 读取队尾的元素
back: function(){
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
},
// 显示队列内的所有元素
toString: function(){
var retStr = "";
for(var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i] + "\n";
}
return retStr;
},
// 判断队列是否为空
empty: function(){
if(this.dataStore.length == 0) {
return true;
}else {
return false;
}
},
/*
* 根据个位或十位上的数值，将数字分配到相应队列的函数
* @param digit
* digit=1 表示先按个位来分配
* digit = 10 表示是按十位来分配的
* @param n 表示循环比较多少次 一般数组几个数字就比较多少次
*/
distribute: function(nums,queues,n,digit){
for(var i = 0; i < n; ++i) {
if(digit == 1) {
queues[nums[i] % 10].enqueue(nums[i]);
}else {
queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i]);
}
}
},
// 收集数字的函数
collect: function(queues,nums,n) {
var i = 0;
for(var digit = 0; digit < n; ++digit) {
while(!queues[digit].empty()) {
nums[i++] = queues[digit].dequeue();
}
}
},
dispArray: function(arr) {
for(var i = 0; i < arr.length; ++i) {
console.log(arr[i]);
}
}
};下面的是對"基數排序的" JS程式碼進行測試；如下程式碼：
#
var q = new Queue();
q.enqueue("a");
q.enqueue("b");
q.enqueue("c");
console.log(q.toString());
q.dequeue();
console.log(q.toString());
console.log("Front of queue:" +q.front());
console.log("Back of queue:" +q.back());
var queues = [];
for(var i = 0; i < 10; ++i) {
queues[i] = new Queue();
}
var nums = ["50","12","95","7","90","3","74","81","91","72"];
console.log("before radix sort: ");
console.log(nums);
q.distribute(nums,queues,10,1);
q.collect(queues,nums,10);
q.dispArray(nums);
console.log("分割线");
q.distribute(nums,queues,10,10);
q.collect(queues,nums,10);
q.dispArray(nums);
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