JS 数据结构队列——理解队列的精髓及其实现

前端

2023-11-14 03:10:46

队列的本质与特性

队列是一种基于先进先出（First In First Out，简称 FIFO）的数据结构，它允许您按照元素进入队列的顺序进行处理。队列遵循以下主要特性：

先进先出原则： 队列中的元素总是按照先进先出的顺序进行处理，这意味着先进入队列的元素将首先被处理。
插入操作： 向队列尾部添加新元素的操作称为插入或入队。
删除操作： 从队列头部移除元素的操作称为删除或出队。
队首和队尾指针： 队列通常使用队首和队尾指针来管理元素，队首指针指向队列中第一个元素，队尾指针指向队列中最后一个元素。

队列的常见操作

队列支持以下基本操作：

入队 (Enqueue)： 将新元素添加到队列的尾部。
出队 (Dequeue)： 从队列的头部移除元素并返回该元素。
队首元素 (Front)： 返回队列头部元素的值，但不将其移除。
队尾元素 (Rear)： 返回队列尾部元素的值，但不将其移除。
队列是否为空 (isEmpty)： 检查队列是否为空。
队列的长度 (Size)： 返回队列中元素的个数。

队列在JS中的实现

在JS中，您可以使用数组或链表来实现队列。

数组实现

使用数组实现队列非常简单，您可以直接使用数组的 push() 和 shift() 方法来进行入队和出队操作。

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

  enqueue(element) {
    this.items.push(element);
  }

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

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

  rear() {
    return this.items[this.items.length - 1];
  }

  isEmpty() {
    return this.items.length === 0;
  }

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

链表实现

使用链表实现队列需要您自己维护队首和队尾指针。

class Node {
  constructor(element) {
    this.element = element;
    this.next = null;
  }
}

class Queue {
  constructor() {
    this.head = null;
    this.tail = null;
    this.size = 0;
  }

  enqueue(element) {
    const node = new Node(element);

    if (this.isEmpty()) {
      this.head = node;
      this.tail = node;
    } else {
      this.tail.next = node;
      this.tail = node;
    }

    this.size++;
  }

  dequeue() {
    if (this.isEmpty()) {
      return null;
    }

    const element = this.head.element;
    this.head = this.head.next;

    if (this.head === null) {
      this.tail = null;
    }

    this.size--;

    return element;
  }

  front() {
    if (this.isEmpty()) {
      return null;
    }

    return this.head.element;
  }

  rear() {
    if (this.isEmpty()) {
      return null;
    }

    return this.tail.element;
  }

  isEmpty() {
    return this.size === 0;
  }

  size() {
    return this.size;
  }
}