第五章：javascript：队列

队列是一种列表 ，不同的是队列只能在末尾插入元素，在队首删除元素。队列用于存储俺顺序排列的数据。先进先出。这点和栈不一样，在栈中，最后入栈的元素反被优先处理。可以将队列想象成银行排队办理业务的人， 排队在第一个的人先办理业务，其它人只能排着，直到轮到他们为止 。

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构 。队列被用在很多地方。比如提交操作系统执行一系列进程。打印任务池等。一些仿真系统用来模拟银行或杂货店里排队的顾客。

一，队列的操作。

队列的两种主要操作是：向队列中插入新元素和删除队列中的元素。插入操作也叫做入队。删除元素也叫做出队。 入队是在末尾插入新元素，出队是删除队头的元素 。

队列的另外一项操作是读取队头的元素，这个操作叫peek()。该操作返回队头的元素，但不把它从队列中删除。除了读取队头的元素，我们想知道队列中有多少元素，可以使用length属性满足要求；要想清空队列中所有元素。可以使用clear()方法来实现。

二，一个数组实现的队列。

使用数组来实现队列看起来顺理成章。javascript中的数组具有其它编程语言中没有的优点，数组的push()可以在数组末尾加入元素，数组的shift()方法则可以删除数组的第一个元素。

push()方法将它的参数插入数组中第一个开放的位置，该位置总在数组的末尾，即使是个空数组也是如此。

names = [];     names.push("Cny");     names.push("Jen");     console.log(names);//["Cny", "Jen"]

然后使用shift()方法删除数组的第一个元素：

    names.shift();     console.log(names);//["Jen"]

准备开始实现Queue类。先从构造函数开始：

function Queue() {  this.dataStore = [];  this.enqueue = enqueue;  this.dequeue = dequeue;  this.front = front;  this.back = back;  this.toString = toString;  this.empty = empty; } 

enqueue()方法向队末尾添加一个元素：

function enqueue(element) {         this.dataStore.push(element)     }

dequeue方法删除队首的元素

function dequeue() {         return this.dataStore.shift();     }

可以使用以下方法读取队首和队末的元素

function front() {         return this.dataStore[0];     }      function back() {         return this.dataStore[this.dataStore.length - 1]     }

还需要toString()方法显示队列内的所有元素

function toString() {         var retStr = "";         for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i ) {             retStr += this.dataStore[i] + "/n";         }         return retStr     }

最后，需要一个方法判断队列是否为空

function empty() {         if (this.dataStore.length == 0) {             return true;         } else {             return false;         }     }

Queue类的定义和测试

function Queue() {  this.dataStore = [];  this.enqueue = enqueue;  this.dequeue = dequeue;  this.front = front;  this.back = back;  this.toString = toString;  this.empty = empty; } //向队末尾添加一个元素 function enqueue(element) {  this.dataStore.push(element) } //删除队首的元素 function dequeue() {  return this.dataStore.shift(); } function front() { //读取队首和队末的元素  return this.dataStore[0]; } function back() { ////读取队首和队末的元素  return this.dataStore[this.dataStore.length - 1] } //显示队列内的所有元素 function toString() {  var retStr = "";  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i ) {   retStr += this.dataStore[i] + "/n";  }  return retStr } //队列是否为空 function empty() {  if (this.dataStore.length == 0) {   return true;  } else {   return false;  } } //测试程序 var q = new Queue(); q.enqueue("Me"); q.enqueue("Her"); q.enqueue("His"); console.log(q.toString());  q.dequeue(); console.log(q.toString()); console.log("第一个元素是： " + q.front()); console.log("最后一个元素是： " + q.back()) 

三，使用队列，方块舞和舞伴的分配问题

前面我们提到过，经常用队列模拟排队的人。下面，我们使用队列来模拟跳方块舞的人。当男男女女来到舞池，他们按照自己的性别排成两队。当舞池中有地方空出来的时候，两个队列中的第一个人组成舞伴。他们身后的人各自向前一位，组成新的队首。当一对新的舞伴进入舞池时，主持人会大喊出他们的名字。当一对舞伴走出舞池，且两队队伍任意一队没有人时，主持人会把这个情况告诉大家。

为了模拟这个情况，我们将男男女女姓名存储在一个文本文件。

女 小李 男 福来 男 强子 男 李勇 女 小梅 男 来福 女 艾丽 男 张帆 男 文强 男 丁力 女 娜娜

每个舞者的信息都被保存在一个Dancer对象中：

function Dancer(name, sex) {         this.name = name;         this.sex = sex;     }

我们需要一个函数，将舞者的信息读到程序中来。

function getDancers(males, females) {  //var names = _names.split("/n");  var names = _names.split("**");  for (var i = 0; i < names.length; ++i) {   names[i] = names[i].trim();  }  for (var i = 0; i < names.length; ++i) {   var dancer = names[i].split(" ");   var sex = dancer[0];   var name = dancer[1];   if (sex == "女") {    females.enqueue(new Dancer(name, sex));   } else {    males.enqueue(new Dancer(name, sex))   }  } } 

此函数将舞者按照性别分在不同的队列中。

下一个函数将男性和女性组成舞伴，并宣布配对结果:

function dance(males, females) {  console.log("这组舞伴是:")  while (!females.empty() && !males.empty()) {   person = females.dequeue();   console.log("女舞者是" + person.name);   person = males.dequeue();   console.log("男舞者是" + person.name);  } }  

我们可能对该程序做修改，想显示排队时男性女性的数量，队列中目前没有显示元素个数的方法。现在加入

function count(){         return this.dataStore.length;     }

综合测试：

function Queue() {  this.dataStore = [];  this.enqueue = enqueue;  this.dequeue = dequeue;  this.front = front;  this.back = back;  this.toString = toString;  this.empty = empty;  this.count = count; } //向队末尾添加一个元素 function enqueue(element) {  this.dataStore.push(element) } //删除队首的元素 function dequeue() {  return this.dataStore.shift(); } function front() { //读取队首和队末的元素  return this.dataStore[0]; } function back() { ////读取队首和队末的元素  return this.dataStore[this.dataStore.length - 1] } //显示队列内的所有元素 function toString() {  var retStr = "";  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i ) {   retStr += this.dataStore[i] + "/n";  }  return retStr } //队列是否为空 function empty() {  if (this.dataStore.length == 0) {   return true;  } else {   return false;  } } //队列个数 function count(){  return this.dataStore.length; } function Dancer(name, sex) {  this.name = name;  this.sex = sex; } function getDancers(males, females) {  //var names = _names.split("/n");  var names = _names.split("**");  for (var i = 0; i < names.length; ++i) {   names[i] = names[i].trim();  }  for (var i = 0; i < names.length; ++i) {   var dancer = names[i].split(" ");   var sex = dancer[0];   var name = dancer[1];   if (sex == "女") {    females.enqueue(new Dancer(name, sex));   } else {    males.enqueue(new Dancer(name, sex))   }  } } function dance(males, females) {  console.log("这组舞伴是:")  while (!females.empty() && !males.empty()) {   person = females.dequeue();   console.log("女舞者是" + person.name);   person = males.dequeue();   console.log("男舞者是" + person.name);  } }  //测试程序 var _names = "女 小李**男 福来**男 强子**男 李勇**女 小梅**男 来福**女 艾丽**男 张帆**男 文强**男 丁力**女 娜娜"; var names = _names.split("**"); //测试程序 var maleDancer = new Queue(); var femaleDancer = new Queue(); getDancers(maleDancer, femaleDancer); dance(maleDancer, femaleDancer) if (!femaleDancer.empty()) {  console.log(femaleDancer.front().name + "正在等待跳舞") } if (!maleDancer.empty()) {  console.log(maleDancer.front().name + "正在等待跳舞") } //显示等待跳舞的人个数 var nanDancers = new Queue(); var nvDancers = new Queue(); getDancers(nanDancers, nvDancers) dance(nanDancers,nvDancers); if (nanDancers.count() > 0) {  console.log("有" + nanDancers.count() + "男舞者等待") } if (nvDancers.count() > 0) {  console.log("有" + mvDancers.count() + "女舞者等待") } 

四：使用队列对数据进行排序

队列不仅用于执行显示生活中与排队有关的操作，还可以用于对数据进行排序。计算机刚出现时，程序是通过穿孔卡输入主机的，每张卡包含一条程序语句。这些穿孔卡装在一个盒子里，经过一个继续装置进行排序。我们可以使用一组队列来模拟这一过程。这种技术叫 基数排序 。 它不是最快的排序算法，但是它展示了一些有趣的队列使用方法 。

对于0-99的数字，基数排序将数据扫描两次。第一次按个位上的数字进行排序，第二次按照十位上的数字进行排序 。每个数字根据对于位上的数值被分在不同的盒子里。假设有如下数字：

91,46,85,15,92,35,31,22

经过基数排序第一次扫描后，数字被分配到以下盒子里

Bin 0 :  Bin 1 : 91, 31 Bin 2 : 82, 22 Bin 3 :  Bin 4 : Bin 5 : 85, 35 Bin 6 : 46 Bin 7 : Bin 8 : Bin 9 :

根据盒子的顺序，对数字第一次排序的结果如下

91,31,92,22,85,15,25,46

根据十位上的数字，再次排序。

Bin 0 :  Bin 1 : 15 Bin 2 : 22 Bin 3 : 31, 35 Bin 4 : 46 Bin 5 :  Bin 6 :  Bin 7 : Bin 8 : 85 Bin 9 : 91, 92

最后，将盒子中的数字去除，组成一个新的列表，该列表即为排好序的数字：

15, 22, 31, 35, 46, 85, 91, 92

使用队列代表盒子，可以实现这个算法。我们需要9个队列，每一个对应一个数字。所有队列保存在一个数组中，使用取余和除法操作决定个位和十位。算法的剩余部分将数字加入相应队列，根据个位数值对其从新排序，然后根据十位上的数值进行排序。结果即为排列好的数字

下面是根据 相应位(个位或十位)上的数值，将数字分配到相应队列的函数：

function distribute(nums, queues, n, digit) { //digit表示个位和十位上的值   for (var i = 0 ; i < n ; ++i) {    if (digit == 1) {     queues[nums[i]%10].enqueue(nums[i]);    } else {     queues[Math.floor(nums[i]/10).enqueue(nums[i])]    }   }  } 

下面是从队列中收集数字的函数

function collect(queues, nums){         var i = 0;         for (var digit = 0; digit < 10; ++digit) {             while(!queues[digit].empty()){                 nums[i++] = queues[digit].dequeue()             }         }     }

附上测试代码

function Queue() {  this.dataStore = [];  this.enqueue = enqueue;  this.dequeue = dequeue;  this.front = front;  this.back = back;  this.toString = toString;  this.empty = empty;  this.count = count; } //向队末尾添加一个元素 function enqueue(element) {  this.dataStore.push(element) } //删除队首的元素 function dequeue() {  return this.dataStore.shift(); } function front() { //读取队首和队末的元素  return this.dataStore[0]; } function back() { ////读取队首和队末的元素  return this.dataStore[this.dataStore.length - 1] } //显示队列内的所有元素 function toString() {  var retStr = "";  for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i ) {   retStr += this.dataStore[i] + "/n";  }  return retStr } //队列是否为空 function empty() {  if (this.dataStore.length == 0) {   return true;  } else {   return false;  } } //队列个数 function count(){  return this.dataStore.length; } //基础排序程序 function distribute(nums, queues, n, digit) { //digit表示个位和十位上的值  for (var i = 0 ; i < n ; ++i) {   if (digit == 1) {    queues[nums[i]%10].enqueue(nums[i]);   } else {    queues[Math.floor(nums[i] / 10)].enqueue(nums[i])   }  } } 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) {   console.log(arr[i] + " ")  } } //主程序 var queues = [] for (var i = 0; i < 10; ++i) {  queues[i] = new Queue(); } var nums = [] for (var i = 0; i < 10; ++i){  nums[i] = Math.floor(Math.floor(Math.random() * 101)) } console.log("之前的基数：") dispArray(nums); distribute(nums, queues, 10, 1); collect(queues, nums); distribute(nums,queues, 10 ,10); collect(queues, nums); console.log("之后的基数：") dispArray(nums) 

（本文未完待续 ）

即将更新：

优先队列方法

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