数据结构 - 队列

一目录

不折腾的前端，和咸鱼有什么区别

目录
一目录
二前言
三初阶：模拟实现队列
四初阶：优先队列
五初阶击鼓传花
六进阶：浏览器 Event Loop 机制
七总结

二前言

队列，和栈有点类似，但是又不太一样，队列遵循 先进先出 的原则。

假如将前面学过的栈用堆叠的书来比喻，需要一本一本拿，才能拿到最底部的书来说的话。

那么队列就是排队，假如你去银行排队，那么，在前面的人先享受服务，完后前面的人先走。

形象点：

入栈：（底部）A<-B<-C<-D（顶部）
出栈：（底部）A->B->C->D（顶部）

出队列（头部）A<-B<-C<-D 入队列（尾部）

三模拟实现队列

在了解了队列后，我们模拟实现一个队列，加深我们对队列的印象。

首先，为队列声明一些方法：

enqueue(element)：向队列尾部添加一个或者多个新的项。
dequeue()：移除队列的第一(即排在队列最前面的)项，并返回被移除的元素。
front()：返回队列中第一个元素——最先被添加，也将是最先被移除的元素。队列不做任何改动。
isEmpty()：如果队列中不包含任何元素，返回 true，否则返回 false。
size()：返回队列中的元素个数，和数组的 length 属性类似。

然后，我们尝试实现这些方法：

function Queue() {
  const items = [];
  // 1. 元素入队列
  this.enqueue = function(element) {
    items.push(element);
  };
  // 2. 元素出队列
  this.dequeue = function() {
    return items.shift();
  };
  // 3. 查看队列顶部元素
  this.front = function() {
    return items[0];
  };
  // 4. 判断队列是否为空
  this.isEmpty = function() {
    return items.length === 0;
  };
  // 5. 查看整个队列长度
  this.size = function() {
    return items.length;
  };
  // 6. 查看整个队列
  this.print = function() {
    console.log(items);
  }
};

let queue = new Queue();
queue.enqueue('1'); // [ '1' ]
queue.enqueue('2'); // [ '1', '2' ]
queue.dequeue(); // [ '2' ]
queue.dequeue(); // [ ]
queue.print(); // []

最后，如果纯粹看 jsliang 写的，没图没视频，小伙伴们很容易懵逼，这里 jsliang 建议看各个大佬的文章或者通过下面章节的几个案例进一步了解：

四优先队列

说到队列，小伙伴们应该对一个词非常有印象：

插队

这时候进行词语联想，就有了 黄牛党，强行插队 等一系列 “恶” 词。

但是，有时候插队却是非常有必要的，例如：

急诊科候诊室。先处理较急的病情，再处理次要点的。
登机顺序。头等舱和商务舱优于经济舱，有些国家老人和孕妇（或者带小孩的母亲）优于其他人。

那么，优先队列 如何实现呢？

function PriorityQueue() {
  // 1. 定义空数组
  const items = [];
  // 2. 定义队列
  function QueueElement(element, priority) {
    this.element = element;
    this.priority = priority;
  }
  // 3. 实现入队列方式
  this.enqueue = function(element, priority) {
    let queueElement = new QueueElement(element, priority);
    let added = false;
    for (let i = 0; i < items.length; i++) {
      // 如果可以插队，那么就插入到队列，且终止本次循环（减少时间浪费以及重复添加）
      if (queueElement.priority < items[i].priority) {
        items.splice(i, 0, queueElement);
        added = true;
        break;
      }
    }
    if (!added) {
      items.push(queueElement);
    }
  };
  // 4. 实现队列打印
  this.print = function() {
    items.forEach((ele) => {
      console.log(`${ele.element} ${ele.priority}`);
    })
  };
  // 5. 其他方法和默认的Queue实现相同
}

const priorityQueue = new PriorityQueue();
priorityQueue.enqueue('jsliang', 1);
priorityQueue.enqueue('JavaScriptLiang', 2);
priorityQueue.enqueue('梁峻荣', 1)
priorityQueue.print();
// jsliang 1
// 梁峻荣 1
// JavaScriptLiang 2

看完上面代码，可以感受到 优先队列 给人的感觉是高大上的，它可以帮助我们进行 “更为合理” 地排序，就好比假如你需要写个程序，给急诊用户排队，那么我们就可以利用 优先队列 的特点，让患者得到最快最准时的治疗。

当然，更多的后续我们在算法中进行讲解。

五击鼓传花

击鼓传花是一个游戏。

在这个游戏中，孩子们围成一圈。

给某个孩子一朵花，然后他要尽快把这花传递给下一个孩子（顺序传递）。

某一时刻传花停止，手里拿着花的孩子就被淘汰。

重复这个过程，直到剩下一个孩子。

实现方式如下：

/**
 * @name 队列模拟
 */
function Queue() {
  const items = [];
  // 1. 元素入队列
  this.enqueue = function(element) {
    items.push(element);
  };
  // 2. 元素出队列
  this.dequeue = function() {
    return items.shift();
  };
  // 3. 查看队列顶部元素
  this.front = function() {
    return items[0];
  };
  // 4. 判断队列是否为空
  this.isEmpty = function() {
    return items.length === 0;
  };
  // 5. 查看整个队列长度
  this.size = function() {
    return items.length;
  };
  // 6. 查看整个队列
  this.print = function() {
    console.log(items);
  }
};

/**
 * @name 击鼓传花
 * @param {*} nameList 人名
 * @param {*} num 淘汰的位置
 */
function hotPotato(nameList, num) {
  let queue = new Queue();
  for (let i = 0; i < nameList.length; i++) {
    queue.enqueue(nameList[i]);
  }
  let eliminated = '';
  while (queue.size() > 1) {
    for (let i = 0; i < num; i++) {
      queue.enqueue(queue.dequeue());
    }
    eliminated = queue.dequeue();
    console.log('淘汰了：' + eliminated);
  }
  return queue.dequeue();
}

const names = ['name1', 'name2', 'name3', 'name4', 'name5'];
const winner = hotPotato(names, 7);
console.log('赢家是：' + winner);
// 淘汰了：name3
// 淘汰了：name2
// 淘汰了：name5
// 淘汰了：name4
// 赢家是：name1

在这次游戏中，淘汰顺序是：

name3
name2
name5
name4

最后剩下 name1，退出循环，我们将其推出栈（此时栈为空）。

当然，这里我们固定了传递进来的数字为 7，如果我们通过随机来指定一个，那么应该会更加有趣点：

// ...主体代码如上

const names = ['name1', 'name2', 'name3', 'name4', 'name5'];
const winner = hotPotato(names, Math.floor(Math.random() * 10 + 1));
console.log('赢家是：' + winner);
// 淘汰了：name1
// 淘汰了：name4
// 淘汰了：name2
// 淘汰了：name3
// 赢家是：name5

现在淘汰的位置不固定了，是不是觉得比起原版的有点味道了~

六进阶：浏览器 Event Loop

说到队列，如果单纯讲基础点，相信很多小伙伴都不会买单，所以咱们可以进一步探索：

浏览器 Event Loop 机制

首先，为什么需要 Event Loop？

因为 JavaScript 是单线程的。

单线程意味着，所有任务都需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。

如果前一个任务耗时很长，那么后一个任务就不得不一直等着。

为了协调事件（event），用户交互（user interaction），脚本（script），渲染（rendering），网络（networking）等，用户代理（user agent）必须使用事件循环（event loops）。

然后，了解完 Event Loop 的基础内容，咱们通过文章进一步探索 Event Loop。

为此 jsliang 特地翻阅了十几篇文章，从 Event Loop 的机制讲起，通过尝试描述浏览器的 Event Loop，再进一步讲解 Node.js 的 Event Loop，来帮助自己和小伙伴们深入探索，仔细了解这一块内容：

《Event Loop》 - jsliang

最后，看到这里，相信小伙伴们对此有个简单了解，对队列这个词也有了进一步的深入了解。

参考文献：

七总结

这样，我们就暂时完成了队列的基础了解学习，因为你站在甲板上，你是看不到整艘邮轮是怎么运行的，所以咱们会慢慢探索，通过各种 LeetCode 题专门训练，逐步丰富我们的视野。

在探索这些内容的过程中，jsliang 也对某些内容感到困惑，基本上，碰到一些新内容，会先抄一遍（照着敲一份），细细理解它的意思，然后根据自身理解，想想有没有其他实现方式（例如通过定时器来实现击鼓传花）。

个人觉得，人的一生都在学习，关键是你能不能持续探索下去，以及你的探索方式对你的启发。

仅此而已。

不折腾的前端，和咸鱼有什么区别！

jsliang 会每天更新一道 LeetCode 题解，从而帮助小伙伴们夯实原生 JS 基础，了解与学习算法与数据结构。

浪子神剑 会每天更新面试题，以面试题为驱动来带动大家学习，坚持每天学习与思考，每天进步一点！

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数据结构 - 队列

一 目录

二 前言

三 模拟实现队列

四 优先队列

五 击鼓传花

六 进阶：浏览器 Event Loop

七 总结

一目录

二前言

三模拟实现队列

四优先队列

五击鼓传花

六进阶：浏览器 Event Loop

七总结