【JavaScript數據結構系列】04-優先隊列PriorityQueue
碼路工人 CoderMonkey
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## 1. 認識優先級隊列
經典的案例場景：
- 登機時經濟艙的普通隊列與頭等艙的優先級隊列
- 股票交易時基於時間和價格的成交規則上，量大優先的優先級隊列
再用我們打飯的例子：
假定規則：飢餓等級0級最高，需要馬上進食
下圖同學C優先級高於同學B，插隊在同學A后面
2. 代碼實現
注：
ES6 版的代碼實現請查看 npm 包 data-struct-js 代碼
Github/Gitee 上都能找到npm install data-struct-js
在隊列 Queue 的基礎上，我們來實現一下優先級隊列。
- 優先級隊列只在入隊操作上與普通隊列不同，其它方法相同
- 參考上一節里的基於棧實現的隊列，也稍稍修改下隊列實現的代碼
入隊操作實現分析：
- 在創建元素時，我們需要一個優先級參數/字段（priority）
- 並對優先級做檢查，以及默認值設置
- 空隊列時直接入隊
- 非空時，從隊列頭部開始比對每一個元素，新元素優先級高時插入
- 比對到最后一個也沒能插入時（新元素優先級最低）添加到隊尾
主要是 enqueue 方法和 QueueElement 的封裝。
// 優先隊列
function PriorityQueue() {
this.__items = []
/**
*隊列元素對象
*優先級默認為最低
*/
function QueueElement(element, priority) {
// check priority
if(typeof(priority) != 'number' || Number.isNaN(priority)) {
// min-level: Infinity
priority = Infinity
}
this.__element = element
// max-level: 0
this.__priority = priority
QueueElement.prototype.priority = function() {
return this.__priority
}
QueueElement.prototype.toString = function() {
return this.__element.toString.apply(this.__element)
}
}
// 入隊方法
PriorityQueue.prototype.enqueue = function(element, priority) {
var queueElement = new QueueElement(element, priority)
// 空隊列時直接入隊
if(this.__items.length === 0) {
this.__items.push(queueElement)
}
// 非空隊列入隊需比較優先級
else {
var added = false
for(var i=0;i<this.__items.length;i++) {
if(queueElement.priority() < this.__items[i].priority()) {
this.__items.splice(i, 0, queueElement)
added = true
break
}
}
if(!added) {
this.__items.push(queueElement)
}
}
}
}
自己封裝的優先級隊列中優先級priority也可以作為復雜對象上的一個屬性，無需另傳參數
完整代碼（用到的上一節中的 deepCopy 方法也一並貼上吧）
PriorityQueue.js
這里為了方便查看代碼寫全了，
實際上重復的部分可以繼承普通隊列
// 優先隊列
function PriorityQueue() {
this.__items = []
/**
*隊列元素對象
*優先級默認為最低
*/
function QueueElement(element, priority) {
// check priority
if(typeof(priority) != 'number' || Number.isNaN(priority)) {
// min-level: Infinity
priority = Infinity
}
this.__element = element
// max-level: 0
this.__priority = priority
QueueElement.prototype.priority = function() {
return this.__priority
}
QueueElement.prototype.toString = function() {
return this.__element.toString.apply(this.__element)
}
}
// 入隊方法
PriorityQueue.prototype.enqueue = function(element, priority) {
var queueElement = new QueueElement(element, priority)
// 空隊列時直接入隊
if(this.__items.length === 0) {
this.__items.push(queueElement)
}
// 非空隊列入隊需比較優先級
else {
var added = false
for(var i=0;i<this.__items.length;i++) {
if(queueElement.priority() < this.__items[i].priority()) {
this.__items.splice(i, 0, queueElement)
added = true
break
}
}
if(!added) {
this.__items.push(queueElement)
}
}
}
PriorityQueue.prototype.dequeue = function() {
return this.getItems().shift()
}
PriorityQueue.prototype.front = function () {
return this.__items.length === 0 ? undefined : this.getItems()[0]
}
PriorityQueue.prototype.getItems = function() {
return deepCopy(this.__items)
}
PriorityQueue.prototype.isEmpty = function () {
return this.__items.length === 0
}
PriorityQueue.prototype.size = function () {
return this.__items.length
}
PriorityQueue.prototype.clear = function () {
this.__items.length = 0
}
PriorityQueue.prototype.toString = function () {
var arrStr = this.__items.map((qe)=>{
return qe.toString()
})
return arrStr.join('\r\n')
}
}
function deepCopy(source) {
var dest
if(Array.isArray(source)) {
dest = []
for (let i = 0; i < source.length; i++) {
dest[i] =deepCopy(source[i])
}
}
else if(toString.call(source) === '[object Object]') {
dest = {}
for(var p in source){
if(source.hasOwnProperty(p)){
dest[p]=deepCopy(source[p])
}
}
}
else {
dest = source
}
return dest
}
測試一下
var pq = new PriorityQueue()
pq.enqueue({name: 'A-First Element | Priority:1', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 1)
pq.enqueue({name: 'B-Second Element | Priority:3', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 3)
pq.enqueue({name: 'C-Third Element | Priority:2', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 2)
console.log(pq.toString())
以優先級分別為 1 -> 3 -> 2 的順序添加元素，
輸出結果為：
A-First Element | Priority:1
C-Third Element | Priority:2
B-Second Element | Priority:3
收工。
做了一份 npm 工具包 data-struct-js ，
基於 ES6 實現的 JavaScript 數據結構，
雖然這個小輪子很少會被使用，
也許對於初學者學習 JavaScript 會有點幫助。
只要簡單 install 一下即可，感興趣的話還可以去
GitHub / Gitee 看源碼。（來 Star 一個吧）
npm install data-struct-js --save-dev
https://github.com/CoderMonkie/data-struct-js
https://gitee.com/coder-monkey/data-struct-js
最后，感謝您的閱讀和支持~