js 实现数据结构 -- 队列(Queue)

原文：

　　在 Javascript 中学习数据结构与算法。

概念：

　　与栈相反，队列是一种遵循先进先出 (FIFO / First In First Out) 原则的一组有序的项；队列在尾部添加新元素，并从头部移除元素。最新添加的元素必须排在队列的末尾。在现实中，最常见的例子就是排队，吃饭排队、银行业务排队、公车的前门上后门下机制...，前面的人优先完成自己的事务，完成之后，下一个人才能继续。常见的应用形式是视频网站的缓冲以及打印队列。

基础队列：

class Queue {
    constructor(items) {
        this.items = items || [];
    }

    // 入列
    enqueue(ele) {
        this.items.push(ele);
    }

    // 出列
    dequeue() {
        this.items.shift();
    }

    //
    front() {
        return this.items[0];
    }

    clear() {
        this.items = [];
    }
    get size() {
        return this.items.length;
    }

    get isEmpty() {
        return !this.items.length;
    }

    print() {
        console.log(this.items.toString());
    }
}

let queue = new Queue()
console.log(queue.isEmpty) // true

queue.enqueue('John')
queue.enqueue('Jack')
queue.enqueue('Camila')
console.log(queue.size) // 3
console.log(queue.isEmpty) // false
queue.dequeue()
queue.dequeue()
queue.print() // 'Camila'

优先队列：

　　如医院的急诊，虽然都有专门的急诊科，但是就理解而言严重程度高的可以先就诊。优先队列可以根据优先级进行排列。

　　实现思路也简单，普通队列直接 push 元素，那么优先队列就是插入包含优先级的对象，插入前先进行优先级验证，在相应位置插入元素。

　　下例实现根据优先级插入数据，出列操作同普通队列。

class PriorityQueue {
    constructor() {
        this.items = [];
    }

    get isEmpty() {
        return !this.items.length;
    }

    get size() {
        return this.items.length;
    }

    enqueue(ele, priority) {
        let queueEle = { ele, priority };
        if (this.isEmpty) {
            this.items.push(queueEle);
        } else {
            let preIndex = this.items.findIndex(item => queueEle.priority < item.priority);
            if (preIndex > -1) {
                this.items.splice(preIndex, 0, queueEle);
            } else {
                this.items.push(queueEle);
            }
        }
    }

    dequeue() {
        return this.items.shift();
    }

    front() {
        return this.items[0];
    }

    clear() {
        this.items = [];
    }

    print() {
        console.log(this.items)
    }
}

let priorityQueue = new PriorityQueue()
priorityQueue.enqueue('John', 2)
priorityQueue.enqueue('Jack', 1)
priorityQueue.enqueue('Camila', 1)
priorityQueue.enqueue('Surmon', 3)
priorityQueue.enqueue('skyRover', 2)
priorityQueue.enqueue('司马萌', 1)
priorityQueue.print()

console.log(priorityQueue.isEmpty, priorityQueue.size) // false 6

循环队列：

　　循环队列在概念上就是将队尾和队首闭环。

为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是：将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列（Circular Queue）。这种循环队列可以以单链表的方式来在实际编程应用中来实现。

　　js 实现的循环队列：（基于普通队列）

class Queue {
    constructor(items) {
        this.items = items || [];
    }

    // 入列
    enqueue(ele) {
        this.items.push(ele);
    }

    // 出列
    dequeue() {
        this.items.shift();
    }

    //
    front() {
        return this.items[0];
    }

    clear() {
        this.items = [];
    }
    get size() {
        return this.items.length;
    }

    get isEmpty() {
        return !this.items.length;
    }

    print() {
        console.log(this.items.toString());
    }
}

class LoopQueue extends Queue {
    constructor(items) {
        super(items)
    }

    getIndex(index) {
        let length = this.items.length;
        return index > length ? index % length : index;
    }

    findIndex(index) {
        return !this.isEmpty ? this.items[this.getIndex(index)] : null;
    }
}


const loopQueue = new LoopQueue(['Surmon'])
loopQueue.enqueue('SkyRover')
loopQueue.enqueue('Even')
loopQueue.enqueue('Alice')
console.log(loopQueue.size, loopQueue.isEmpty) // 4 false

console.log(loopQueue.find(26)) // 'Evan'
console.log(loopQueue.find(87651)) // 'Alice'