在JavaScript中实现队列

冷不防 2022-10-14 12:53 84阅读 0赞

> 描述队列数据结构，其具有的操作以及展示JavaScript中的队列实现

#### 1. 队列数据结构 ####

*  队列是一种“先入先出”（FIFO）数据结构的类型。第一个入队项目（输入）是第一个出队（输出）。
 *  队列有2个指针：头和尾。队列中的最早排队的项目是在头部，而最新排队的项目在队列尾部。
 *  队列就像我们在地铁排队，靠近车门处的乘客位于队伍的头部，刚进入队伍的乘客位于队伍的尾部。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwMDcxNDE1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

从更高的角度来看，队列是一种数据结构，可以让我们按照入库的顺序依次处理数据的每一项。

#### 2. 队列上的操作 ####

队列支持2个主要操作：入队和出队。此外，您可能会发现执行队列的 peek 和 length 操作很有用。

*  **入队操作**  
    入队操作是在队列尾部插入一个项目，插入的项目成为队列的尾部。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwMDcxNDE1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

上图中的入队操作将项目 8 插入到尾部，8成为队列的尾部。

queue.enqueue(8);

*  **出队操作**  
    出队操作是在队列的开头提取项目，队列中的下一个项目成为头部项目。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwMDcxNDE1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

在上图中，出队操作返回并 7 从队列中删除该项目，出队后，项目2成为新的头部项目。

queue.dequeue(); // => 7

*  **检视操作**  
    检视操作读取队列的开头，而不会更改队列。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwMDcxNDE1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

项目7是上图中的队列的开头，检视操作仅返回标头（项目）7，而无需修改队列。

queue.peek(); // => 7

*  队列长度  
    长度操作计算队列包含多少个项目。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMwMDcxNDE1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

图中的队列中有4项：4，6，2，和7，结果，队列长度为4。

queue.length; // => 4

*  队列操作时间复杂度  
    对于所有队列操作（入队，出队，检视和长度）重要的是，所有这些操作必须在固定时间内执行O(1)。

恒定的时间O(1)意味着无论队列大小如何（它可以有10或100万个项目）：入队，出队，窥视和长度操作都必须同时执行。

#### 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，同时保持所有操作必须在恒定时间内执行的要求O(1)。

class Queue { 
      constructor() { 
        this.items = { };
        this.headIndex = 0;
        this.tailIndex = 0;
      }
    
      enqueue(item) { 
        this.items[this.tailIndex] = item;
        this.tailIndex++;
      }
    
      dequeue() { 
        const item = this.items[this.headIndex];
        delete this.items[this.headIndex];
        this.headIndex++;
        return item;
      }
    
      peek() { 
        return this.items[this.headIndex];
      }
    
      get length() { 
        return this.tailIndex - this.headIndex;
      }
    }
    
    const queue = new Queue();
    
    queue.enqueue(7);
    queue.enqueue(2);
    queue.enqueue(6);
    queue.enqueue(4);
    
    queue.dequeue(); // => 7
    
    queue.peek();    // => 2
    
    queue.length;    // => 3

const queue = new Queue()是如何创建队列的实例。

调用queue.enqueue(7)方法使该项目7进入队列。

queue.dequeue()从队列中取出一个头项，而queue.peek()只是从头检视。

最后，queue.length显示队列中还有多少项目。

关于实现：在Queue类内部，普通对象this.items通过数字索引保留队列中的项目。头项的索引由跟踪this.headIndex，尾项由跟踪this.tailIndex。

*  **队列方法的复杂性**

类 Queue 的方法 queue()，dequeue()，peek()和length() 仅使用了：

属性访问（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)。

#### 4. 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，例如检视和长度。

所有队列操作必须在恒定时间内执行O(1)。

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