javascript中的隊列結構

1.概念

　　隊列和棧結構不同，棧是一種后進先出的結構，而隊列是一種先進先出的結構。隊列也是一種表結構，不同的是隊列只能在隊尾插入元素，在隊首刪除元素，可以將隊列想象成一個在超時等待排隊付錢的隊伍，或者在銀行拿的號子，排在前面的人擁有優先服務權。隊列是一種FIFO(First In First Out)。隊列用在很多地方，比如提交操作系統執行一系列的進程，打印任務池等，一些仿真系統使用隊列來模擬銀行或者超時里排隊的顧客。

　　隊列主要有兩種操作，祥隊列中插入新元素和刪除隊列中的元素。插入操作也叫入隊，刪除操作也叫出隊。入隊操作在隊尾插入新元素，出隊操作刪除隊頭的元素。隊列的應外一項重要操作是讀取隊頭的元素，這個操作叫做peek()，這個操作返回對頭元素，並不刪除它。除了讀取對頭元素我們還想知道隊列中存儲了多少元素，可以使用length屬性滿足該要求，想要清空隊列中的所有元素，可以使用clear()方法來實現。

　　使用數組來實現隊列看起來順理成章，javascript中的數組有其他編程語言中沒有的有點，數組使用push()方法可以在數組的末尾加入元素，使用shift()方法可以刪除數組的第一個元素。push()方法將它的參數插入數組中第一個開放的位置，該位置總在數組的末尾，即使是一個空數組也是。就是說push()插入的元素總是數組的最有一個元素。看下面的例子：　　

names = [];
name.push("Cynthia");
names.push("Jennifer");

現在數組中的第一個元素是Cynthia，第二個元素是Jennifer。

　　使用shift()方法刪除數組的第一個元素。

 

2.實現

　　下面看看隊列的實現方法：

/*--------------Queue類的定義和測試代碼----------------*/
function Queue(){
        this.dataStore = [];
        this.enqueue = enqueue;
        this.dequeue = dequeue;
        this.front = front;
        this.back = back;
        this.toString = toString;
        this.empty = empty;
}

//入隊，就是在數組的末尾添加一個元素
function enqueue(element){
    this.dataStore.push(element);
}
//出隊，就是刪除數組的第一個元素
function dequeue(){
    return this.dataStore.shift();
}
//取出數組的第一個元素
function front(){
    return this.dataStore[0];
}
//取出數組的最后一個元素
function back(){
    return this.dataStore[this.dataStore.length-1];
}

function toString(){
    var retStr = "";
    for (var i=0; i<this.dataStore.length; ++i) {
        retStr += this.dataStore[i] + "&nbsp;"
    }
    return retStr;
}
//判斷數組是否為空
function empty(){
    if(this.dataStore.length == 0){
        return true;
    }else{
        return false;
    }    
}
//返回數組中元素的個數
function count(){
    return this.dataStore.length;
}

var q = new Queue();
q.enqueue("Meredith");
q.enqueue("Cynthia");
q.enqueue("Jennifer");
document.write(q.toString());
document.write('<br>');
document.write("Front of queue is:" + q.front());
document.write('<br>');
document.write("Back of queue is:" + q.back());

最后的輸出結果為：

 

3.使用隊列實現基數排序

隊列不僅用於執行現實生活中關於隊列相關的操作，還可以用於對數據進行排序。計算機剛剛出現的時候，程序是通過穿孔輸入主機的，每一張卡包含一條程序語句。這些穿孔卡裝在一個盒子里面，經過一個機械裝置進行排序。我們可以用一組隊列來模擬這個過程。這種排序技術叫做基數排序。

對於0~99的數字，基數排序將數據集掃描兩次。第一次按照個位上的數字進行排序，第二次按照十位上的數字進行排序。每個數組根據對應位上的數字被分配在不同的盒子里。

舉例如下：假如有數字 91，46，85，15，92，35，31，22
經過基數排序第一次掃描之后按照個位數的大小排序，數字被分配大如下的盒子中
第0個盒子：
第1個盒子：91，31
第2個盒子：92，22
第3個盒子：
第4個盒子：
第5個盒子：85，15，35
第6個盒子：46
第7個盒子：
第8個盒子：
第9個盒子：

根據盒子的順序，對數字經行第一次排序的結果如下：
91，31，92，22，85，15，35，46

然后根據十位上的數值再將上次排序結果分配到不同的盒子里
第0個盒子：
第1個盒子：15
第2個盒子：22
第3個盒子：31,35
第4個盒子：46
第5個盒子：
第6個盒子：
第7個盒子：
第8個盒子：85
第9個盒子：92,92

最后將盒子里的數字取出，組成一個新的列表，該列表即為排好順序的數字：
15，22，31，35，46，85，91，92

使用隊列代表盒子，可以實現這個算法，我們需要9個隊列，每個對應一個數字。將所有隊列保存在一個數組中，使用取余和出發操作決定各位和十位。算法的剩余部分將數字加入對應的隊列，根據個位數值重新排序，然后再根據十位數值經行排序，結果即為排好順序的數字。

下面我們來看代碼實現：

/*--------------Queue類的定義和測試代碼----------------*/
function Queue(){
        this.dataStore = [];
        this.enqueue = enqueue;
        this.dequeue = dequeue;
        this.front = front;
        this.back = back;
        this.toString = toString;
        this.empty = empty;
}

//入隊，就是在數組的末尾添加一個元素
function enqueue(element){
    this.dataStore.push(element);
}
//出隊，就是刪除數組的第一個元素
function dequeue(){
    return this.dataStore.shift();
}
//取出數組的第一個元素
function front(){
    return this.dataStore[0];
}
//取出數組的最后一個元素
function back(){
    return this.dataStore[this.dataStore.length-1];
}

function toString(){
    var retStr = "";
    for (var i=0; i<this.dataStore.length; ++i) {
        retStr += this.dataStore[i] + "&nbsp;"
    }
    return retStr;
}
//判斷數組是否為空
function empty(){
    if(this.dataStore.length == 0){
        return true;
    }else{
        return false;
    }    
}
//返回數組中元素的個數
function count(){
    return this.dataStore.length;
}

/*----------------基數排序-----------------*/
document.write('<br><br>');
function distribute(nums,queues,n,digit){
    for (var i=0; i<n; ++i) {
        if(digit == 1){
            //各位數字入隊
            queues[nums[i]%10].enqueue(nums[i]);
        }else{
            //十位數字入隊
            queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i]);
        }
    }    
}

//收集隊列中的數字放在數字nums中
function collect(queues,nums){
    var i=0;
    for (var digit=0; digit<10; ++digit) {
        while (!queues[digit].empty()){
            nums[i++] = queues[digit].dequeue();
        }
    }
}

function dispArray(arr){
    for (var i=0; i<arr.length; ++i) {
        document.write(arr[i] + "&nbsp;");
    }
}

//初始化9個隊列
var queues = [];
for (var i=0; i<10; i++) {
    queues[i] = new Queue();
}
//初始化10個二位整數
var nums = [];
for (var i=0; i<10; ++i) {
    nums[i] = Math.floor(Math.random()*100);
}

document.write('排序之前');document.write('<br>');
dispArray(nums);
document.write('<br>');
//按照個位數字入相應的隊列
distribute(nums, queues, 10, 1);
//收集隊列中的數字放在數組nums中
collect(queues, nums);
//按照十位數字如相應的隊列
distribute(nums, queues, 10, 10);
//手機隊列中的數字放在nums中
collect(queues, nums);
document.write("排序之后");document.write('<br>');
dispArray(nums);

 

輸出結果如下：