为什么我要放弃javaScript数据结构与算法（第四章）—— 队列
有两种结构类似于数组，但在添加和删除元素时更加可控，它们就是栈和队列。
第四章 队列
队列数据结构
队列是遵循 FIFO（First In First Out，先进先出，也称为先来先服务）原则的一组有序的项。队列在尾部添加新元素，并从顶部移除元素。最新添加的元素必须排在队列的末尾。
现实中，很常见的例子就是排队。在计算机科学里面是打印队列。
创建队列
我们需要创建自己的类来表示一个队列，先从最基本的声明开始：
function Queue() {
// 这里是属性和方法
}
首先需要一个用于存储队列中元素的数据结构。我们可以使用数组，就像上一章 Stack 类中那样使用（你会发现其实两者很相似，只是添加和移除元素不一样而已。）
let items = [];
接下来需要声明一些队列可用的方法。
- 'enqueue（element（s））: 向队列尾部添加一个（或多个）新的项。'
- 'dequeue（）：移除队列中的第一个（排列在队伍最前面的）项，并返回被移除的元素'
- 'front（）：返回队列中的第一个元素——最先被添加，也将是最先被移除的元素。队列不做任何变动（不移除元素，只返回元素信息——与 Stack 类的 peek 方法非常相似）'
- 'isEmpty（）：如果队列中不包含任何元素，返回 ture，否则返回 false'
- 'size（）: 返回队列包含的元素个数，与数组的 length 属性类似。'
向队列添加元素
首先要实现的是 enqueue 方法。这个方法负责向队列中添加新元素，还有一个非常重要的细节，新的项目只能添加到队列末尾：
this.enqueue = function (element) {
return items.push(element);
};
从队列中移除元素
接下来就是 dequeue 方法，这个方法负责从队列中移除项。由于队列遵循先进先出原则，最先添加的项也是要最先被移除的。数组中的 shift 方法会从数组中移除存储在索引 0（第一个位置）的元素。
this.dequeue = function (element) {
return items.shift();
};
只有 enqueue 方法和 dequeue 方法可以添加和移除元素，这样就确保了 Queue 类遵循先进先出的原则。
查看队列头元素
为我们类实现一些额外的辅助方法。我们想知道队列最前面是什么，可以使用 front 方法查看
this.front = function () {
return items[0];
};
检查队列是否为空
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0;
};
查看队列的长度
this.size = function () {
return items.length;
};
打印队列元素
this.print = function () {
console.log(items.toString());
};
实例
function Queue() {
let items = [];
this.enqueue = function (element) {
return items.push(element);
};
this.dequeue = function () {
return items.shift();
};
this.front = function () {
return items[0];
};
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0;
};
this.size = function () {
return items.length;
};
this.clear = function () {
items = [];
};
this.print = function () {
console.log(items.toString());
};
}
let queue = new Queue(); // 新建 类 Queue 的实例 queue
console.log(queue.isEmpty()); // 队列没有元素，返回 true
queue.enqueue(5); // 先队列中加 5
queue.enqueue(8); // 先队列中加 8
queue.dequeue(); // 减去队列的开头
console.log(queue.front()); // 8
queue.enqueue(11); // 先队列中加 11
console.log(queue.size()); // 队列的长度 2
console.log(queue.isEmpty()); // 队列有元素，返回 false
queue.enqueue(15); // 先队列中加 15
queue.print(); // 输出队列中的元素 8,11,15
使用 ES6 语法实现的 Queue 类
我们使用一个 WeakMap 来保存私有属性 items，并用外层函数（闭包）来封装 Queue 类。
let Queue = (function () {
const items = new WeakMap(); // 声明了一个 WeakMap 类型的变量 items
class Queue {
constructor() {
items.set(this, []); // 在 constructor 中，以this（Stack类自己引用）为键，把代表栈的数组存入 items
}
enqueue(element) {
let q = items.get(this);
q.push(element);
}
dequeue() {
let q = items.get(this);
let r = q.shift();
return r;
}
front() {
let q = items.get(this);
return q[0];
}
isEmpty() {
let q = items.get(this);
return q.length == 0;
}
size() {
let q = items.get(this);
let r = q.length;
return r;
}
clear() {
items.set(this, []);
}
print() {
let q = items.get(this);
console.log(q.toString());
}
}
return Queue;
})();
优先队列
队列大量应用在计算机科学以及我们的生活中，其中一个就是优先队列。元素的添加和移除是基于优先级的。现实中的例子就是登机的顺序。头等舱和商务舱的乘客优先级要优于经济舱乘客。
另外一个现实的例子就是医院的候诊室。医生会优先处理病情比较严重的患者。
实现一个队列，有两种选项：设置优先级，然后在正确的位置添加元素；或者用入列操作添加元素，然后按照优先级操作它们。在这个实例中，我们会在正确的位置添加元素，因此可以对它们使用默认的出列操作。
function ProrityQueue() {
let items = [];
function QueueElement(element, priority) {
// 参数包含了添加到队列的元素以及其的优先级
this.element = element;
this.priority = priority;
}
this.enqueue = function(element, priority) {
let queueElement = new QueueElement(element, priority);
let added = false;
// 如果队列为空可以直接将元素插入，否则就要比较元素与该元素的优先级。
// 当找到一个比要添加元素的 priority 值更高（优先级更低）的项时，
// 我们就把元素插入它之前，但是如果优先级相同的话就遵循先进先出的原则
for (let i = 0; i < items.length; i++) {
if (queueElement.priority < items[i].priority) {
items.splice(i, 0, queueElement);
added = true;
break;
}
}
if (!added) {
// 如果添加元素的 priority 值大于任何已有的元素，把它添加到队列的末尾就行了
items.push(queueElement);
}
}
this.dequeue = function() {
return items.shift();
}
this.front = function() {
return items[0];
}
this.isEmpty = function() {
return items.length == 0;
}
this.size = function() {
return items.length;
}
this.clear = function() {
items = [];
}
this.print = function() {
for (let i = 0; i < items.length; i++) {
console.log(`${items[i].element} - '${items[i].priority}`);
'
}
}
}
let prorityQueue = new ProrityQueue();
prorityQueue.enqueue('John', 2);
prorityQueue.enqueue('Mike', 1);
prorityQueue.enqueue('Jenny', 1);
prorityQueue.print();
/*
Mike - '1'
Jenny - '1'
John - '2'
*/
循环队列——击鼓传花
还有另一个修改版的队列实现，就是循环队列。循环队列的一个例子就是击鼓传花游戏（Hot Potato）。在这个游戏中，孩子们围成一个圆圈，把花尽快地传递给旁边的人，某一时刻传花停止，这个时候，花就在谁的手里，谁就退出圆圈结束游戏。重复这个过程，直到最后一个孩子，就是胜者。
在这个例子中，我们要实现一个模拟的击鼓传花游戏。
function Queue() {
let items = [];
this.enqueue = function (element) {
return items.push(element);
};
this.dequeue = function () {
return items.shift();
};
this.front = function () {
return items[0];
};
this.isEmpty = function () {
return items.length == 0;
};
this.size = function () {
return items.length;
};
this.clear = function () {
items = [];
};
this.print = function () {
console.log(items.toString());
};
}
function hotPotata(nameList, num) {
let queue = new Queue();
// 将姓名名单 nameList 逐个加入到队列中
for (let i = 0; i < nameList.length; i++) {
queue.enqueue(nameList[i]);
}
// 给定一个数字，然后迭代队伍，从队列中开头移除一项
// 然后将其添加到队伍的末尾，模拟击鼓传花
// 一旦传递次数达到给定的数字，拿着花的那个人就被淘汰
let eliminated = '';
while (queue.size() > 1) {
for (let i = 0; i < num; i++) {
queue.enqueue(queue.dequeue());
}
eliminated = queue.dequeue();
console.log(eliminated + '在击鼓传花游戏中被淘汰');
}
return queue.dequeue();
}
let names = ['John', 'Jack', 'Camila', 'Ingrid', 'Carl'];
let winner = hotPotata(names, 7);
console.log('获胜者是' + winner);
// Camila在击鼓传花游戏中被淘汰
// John在击鼓传花游戏中被淘汰
// Carl在击鼓传花游戏中被淘汰
// Jack在击鼓传花游戏中被淘汰
// 获胜者是Ingrid
下图模拟了这个输出过程：
可以改变传入 hotPotata 函数的数字，模拟不同的场景。
JavaScript 任务队列
当我们在浏览器中打开新标签时，就会创建一个任务队列。这是因为每个标签都是单线程处理所有的任务，它被称为 事件循环。浏览器要负责多个任务，如渲染 HTML ，执行 JavaScript 代码，处理用户交互（用户输入，鼠标点击等），执行和处理异步请求。
小结
这一章学习了队列这种数据结构。实现了自己的队列算法，学习了如何通过 enqueue 方法和 dequeue 方法添加和移除元素。还学习了两种非常著名的特殊队列的实现，优先队列和循环队列（使用击鼓传花的实现）
下一章，将学习链表，一种比数组更加复杂的数据结构。
书籍链接： 学习 JavaScript 数据结构与算法