如何在JavaScript中实现队列数据结构

在了解编程语言的基础上,你还必须了解如何组织数据,以便根据任务轻松有效地操作数据。这就是数据结构的作用。

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在这篇文章中,我将描述队列数据结构,其具有的操作以及向您展示JavaScript中的队列实现。

1.队列数据结构

如果你喜欢旅行(像我一样),很可能你在机场通过了办理登机手续。如果有很多旅客愿意办理登机手续,自然就会在值机柜台前排起长龙。

刚进入机场并想要办理登机手续的旅客将排队进入队列,而刚刚在服务台办理了登机手续的旅客则可以离开队列。

这是队列的真实示例—队列数据结构以相同的方式工作。

队列是一种“先入先出”(FIFO)数据结构的类型。入队(输入)的第一项是要出队(输出)的第一项。

从结构上说,一个队列有2个指针。队列中最早的排队项目位于队列的顶部,而最新队列的项目位于队列的末尾。

2.队列中的操作

队列主要支持两种操作:入队列(enqueue)和出队列(dequeue)。此外,您可能会发现使用peek和length操作非常有用。

2.1 入队操作

入队操作在队列尾部插入一个项目。

上图中的入队操作将项目 8 插入尾部,8 成为队列的尾部。

 
 
 
 
  1. queue.enqueue(8); 

2.2 出队操作

出队操作提取队列头部的项,队列中的下一项成为头。

在上面的图片中,出队操作从队列中返回并删除项目 7,在退出队列后,项目 2 成为新的头。

 
 
 
 
  1. queue.dequeue(); // => 7 

2.3 Peek操作

Peek操作读取队列的开头,而不会更改队列。

项目 7 是上图中队列的头部,Peek操作只是返回队列的头部——第 7 项,而不修改队列。

 
 
 
 
  1. queue.peek(); // => 7 

2.4 队列长度

长度操作计算队列包含多少个项目。

图片中的队列有4个项目:4、6、2 和 7。因此,队列长度为 4。

 
 
 
 
  1. queue.length; // => 4 

2.5 队列操作时间复杂度

关于所有的队列操作--enqueue、dequeue、peek和length——重要的是,所有这些操作必须在恒定的时间内 O(1) 执行。

恒定的时间 O(1) 意味着无论队列的大小(它可以有10个或100万个项目):enqueue、dequeue、peek和length操作必须在相对相同的时间内执行。

3.在JavaScript中实现队列

让我们看一下队列数据结构的可能实现,同时维持所有操作必须在恒定时间 O(1) 中执行的要求。

 
 
 
 
  1. class Queue { 
  2.   constructor() { 
  3.     this.items = {}; 
  4.     this.headIndex = 0; 
  5.     this.tailIndex = 0; 
  6.   } 
  7.  
  8.   enqueue(item) { 
  9.     this.items[this.tailIndex] = item; 
  10.     this.tailIndex++; 
  11.   } 
  12.  
  13.   dequeue() { 
  14.     const item = this.items[this.headIndex]; 
  15.     delete this.items[this.headIndex]; 
  16.     this.headIndex++; 
  17.     return item; 
  18.   } 
  19.  
  20.   peek() { 
  21.     return this.items[this.headIndex]; 
  22.   } 
  23.  
  24.   get length() { 
  25.     return this.tailIndex - this.headIndex; 
  26.   } 
  27.  
  28. const queue = new Queue(); 
  29.  
  30. queue.enqueue(7); 
  31. queue.enqueue(2); 
  32. queue.enqueue(6); 
  33. queue.enqueue(4); 
  34.  
  35. queue.dequeue(); // => 7 
  36.  
  37. queue.peek();    // => 2 
  38.  
  39. queue.length;    // => 3 

Try the demo.

const queue = new Queue() 是创建队列实例的方式。

调用 queue.enqueue(7) 方法会将项目7排队到队列中。

queue.dequeue() 从队列中去队列一个头部的项目,而 queue.peek() 只是Peek头部的项目。

最后,queue.length 显示队列中还有多少项目。

队列方法的复杂性

Queue类的 queue()、dequeue()、peek() 和 length() 方法仅使用:

属性访问器(例如 this.items[this.headIndex] ),

或执行算术操作(例如 this.headIndex++ )

因此,这些方法的时间复杂度是恒定时间 O(1)。

总结

队列数据结构是“先入先出”(FIFO)的一种:最早入队的项是最早出队的项。

队列有2个主要操作:入队和出队。另外,队列可以具有辅助操作,例如Peek和长度。

所有队列操作必须在恒定时间 O(1) 中执行。

原文:https://dmitripavlutin.com/javascript-queue/

作者:Dmitri Pavlutin

本文名称:如何在JavaScript中实现队列数据结构
当前网址:http://www.mswzjz.com/qtweb/news24/183674.html

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