【数据结构】栈(Stack)和队列(Queue)
作者：互联网
栈(Stack)
堆栈遵循LIFO（后进先出）的原则
如果你把书堆叠起来，上面的书会比下面的书先拿。或者当你在网上浏览时，后退按钮会引导你到最近浏览的页面。
Stack具有以下常见方法：
方法：
- push 入栈
- pop 出栈
- peek 查看顶部元素
- length 返回堆栈中元素的数量
- clear 清空栈
Javascript中的数组具有Stack的属性，但是我们使用 function Stack()从头开始构建Stack
function Stack() {
this.count = 0;
this.storage = [];
// 入栈
this.push = (val) => {
this.storage[this.count] = val;
this.count++;
}
// 出栈 => 删除栈顶元素，并返回
this.pop = () => {
if (this.count === 0) {
return undefined;
}
this.count--;
return this.storage[this.count];
}
// 查看 => 查看栈顶元素
this.peek = () => {
return this.storage[this.count - 1]
}
// 栈长度
this.length = () => {
return this.count;
}
// 清空栈
this.clear = () => {
this.storage = [];
this.count = 0;
}
}
// test
const stack = new Stack();
console.log(stack.peek()) // undefined
stack.push('Apple')
stack.push('Banana')
stack.push('Pear')
console.log(stack.length()) // 3
console.log(stack.peek()) // Pear
console.log(stack.pop()) // Pear
console.log(stack.length()) // 2
console.log(stack.pop()) // Banana
console.log(stack.pop()) // Apple
console.log(stack.pop()) // undefined
console.log(stack.length()) // 0
console.log(stack.peek()) // undefined
至此，我们已经可以用JS实现一个栈，但是你仍可能处于不知道如何正确使用的状态，接下来，我们举两个例子，一起看看栈的使用。
判断一个字符串是不是回文
回文是指一个字符串，从前往后写和从后往前写结果都是一样的，比如单词 level ， racecar，就是回文，数字 1001 也是回文。
我们采用栈，可以很轻松判断一个字符串是否是回文，实现算法很简单，相信你们都猜到了。
我们把字符串从左到右依次压入栈，这样，栈中保存了该字符串反转后的字符，我们再依次出栈，通过比较出栈后的字符串是否与原字符串是否相等，就可判断该字符串是否是回文。
具体代码实现如下：
function isPalindrome(word) {
const stack = new Stack();
for (let i = 0; i < word.length; i++) {
stack.push(word[i])
}
let words = '';
while(stack.length() > 0) {
words += stack.pop();
}
return word == words;
}
console.log(isPalindrome('level')) // true
console.log(isPalindrome('1001')) // true
console.log(isPalindrome('word')) // false
队列(Queue)
Queue与Stack类似。唯一不同的是，Queue使用的是FIFO原则（先进先出）。
换句话说，当你排队等候公交车时，队列中的第一个总是先上车。
方法
- enqueue 入队
- dequeue 出队
- front 查看队首元素
- back 查看队尾元素
- toString 显示队列所有元素
- empty 判断队列是否为空
- size 对列长度
- clear 清空队列
function Queue() {
this.collection = [];
this.enqueue = (val) => {
this.collection.push(val)
}
this.dequeue = () => {
return this.collection.shift()
}
this.front = () => {
return this.collection[0]
}
this.back = () => {
return this.collection[this.collection.length - 1]
}
this.toString = () => {
return this.collection.join('-')
}
this.empty = () => {
return this.collection.length === 0;
}
this.size = () => {
return this.collection.length;
}
this.clear = () => {
this.collection = []
}
}
const queue = new Queue();
queue.enqueue('Libai')
queue.enqueue('看外面')
queue.enqueue('有飞机')
queue.enqueue('哈哈哈')
console.log(queue.toString()) // Libai-看外面-有飞机-哈哈哈
console.log(queue.back()) // 哈哈哈
console.log(queue.front()) // Libai
console.log(queue.dequeue()) // Libai
console.log(queue.front()) // 看外面
console.log(queue.empty()) // false
queue.clear()
console.log(queue.empty()) // true
console.log(queue.front()) // undefined
console.log(queue.dequeue()) // undefined
优先队列
在一般情况下，从队列中删除的元素，一定是率先入队的元素。但是也有一些使用队列的应用，在删除元素时不必遵守先进先出的约定。
这种应用，需要使用一个叫做优先队列的数据结构来进行模拟。
优先队列在生活中的例子: 比如普通用户上医院需要排队挂号, 但是具有 VIP 的用户能’插队’办理业务。
没错，有钱就是了不起(▽)
用代码实现如下:
// 重新定义enqueue方法
this.enqueue = (item, level) => {
const data = {item, level};
if (this.empty()) {
this.collection.push(data)
} else {
let add = false;
for (let i = 0; i < this.size(); i++) {
if (level < this.collection[i][1]) {
this.collection.splice(i, 0, data)
add = true;
break;
}
}
add && this.collection.push(data)
}
}
测试一下
const queue = new Queue();
queue.enqueue(['gannicus', 3])
queue.enqueue(['spartacus', 1])
queue.enqueue(['crixus', 2])
queue.enqueue(['oenomaus', 4])
console.log(queue.collection)
// [
// ['spartacus', 1]
// ['crixus', 2]
// ['gannicus', 3]
// ['oenomaus', 4]
// ]
可以看到都是按指定等级来排序的，没错，有钱就是了不起
循环队列
循环队列的一个例子就是击鼓传花游戏
在这个游戏中，孩子们围成一个圆圈，把花尽快地传递给旁边的人。
某一时刻传花停止，这个时候花在谁手里，谁就退出圆圈、结束游戏。重复这个过程，直到只剩一个孩子（胜者）。
const drumGame = function(names, number) {
const queue = new Queue()
for (let i = 0; i < names.length; i++) {
queue.enqueue(names[i])
}
while (queue.size() > 1) {
for (let i = 0; i < number; i++) {
// 这句是循环队列的核心
// 给定一个数字，然后迭代队列。从队列开头移除一项，再将其添加到队列末尾
// 模拟击鼓传花（如果你把花传给了旁边的人，你被淘汰的威胁就立刻解除了）
queue.enqueue(queue.dequeue())
}
const loser = queue.dequeue()
console.log(loser + ' 出局')
}
return queue.dequeue() // 留下的最后一个就是胜利者
}
const names = ['John', 'Jack', 'Camila', 'Ingrid', 'Carl']
const winner = drumGame(names, 7) // 假设每轮传花 7 次
console.log('胜利者是: ' + winner)
// Camila 出局
// Jack 出局
// Carl 出局
// Ingrid 出局
// 胜利者是: John
实现基数排序
基数排序（radix sort）属于“分配式排序”（distribution sort），它是透过键值的部份资讯，将要排序的元素分配至某些“桶”中，藉以达到排序的作用，基数排序法是属于稳定性的排序，其时间复杂度为O (nlog®m)，其中r为所采取的基数，而m为堆数，在某些时候，基数排序法的效率高于其它的稳定性排序法。
先看一下基数排序的的实现步骤（以两位数为例），需要扫描两次，第一次按个位数字进行排序，第二次按十位数字排序，每个数字根据对应的数值分配到到不同的盒子里，最后将盒子的数字依次取出，组成新的列表即为排序好的数字。
假设我们有一串数字
73, 22, 93, 43, 55, 14, 28, 65, 39, 81
经过基数排序第一次扫描之后，数字被分配到如下盒子中：
Bin 0:
Bin 1: 81
Bin 2: 22
Bin 3: 73, 93, 43
Bin 4: 14
Bin 5: 55, 65
Bin 6:
Bin 7:
Bin 8: 28
Bin 9: 39
根据盒子的顺序，对数字进行第一次排序的结果如下
81, 22, 73, 93, 43, 14, 55, 65, 28, 39
然后根据十位数字排序，再放到不同的盒子里
Bin 0:
Bin 1: 14
Bin 2: 22, 28
Bin 3: 39
Bin 4: 43
Bin 5: 55
Bin 6: 65
Bin 7: 73
Bin 8: 81
Bin 9: 93
接下来将这些盒子中的数值重新串接起来，整个数列已经排序完毕
14, 22, 28, 39, 43, 55, 65, 73, 81, 93
唉，开始写代码~~
拿起键盘就是一顿噼里啪啦~~ 噼里啪啦~~ 梭哈~~
/**
* COPY 未验证 暂定
*/
//基数排序
var queues = []; //定义队列数组
var nums = []; //定义数字数组
//选十个0~99的随机数进行排序
for ( var i = 0 ; i < 10 ; i ++ ){
queues[i] = new Queue();
nums[i] = Math.floor( Math.random() * 101 );
}
//排序之前
console.log( 'before radix sort: ' + nums );
//基数排序
distribution( nums , queues , 10 , 1 );
collect( queues , nums );
distribution( nums , queues , 10 , 10 );
collect( queues , nums );
//排序之后
console.info('after radix sort: ' + nums );
//根据相应的（个位和十位）数值，将数字分配到相应队列
function distribution ( nums , queues , n , digit ) { //digit表示个位或者十位的值
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] );
}
}
}
//从队列中收集数字
function collect ( queues , nums ) {
var i = 0;
for ( var digit = 0 ; digit < 10 ; digit ++ ){
while ( !queues[digit].empty() ){
nums[ i++ ] = queues[digit].front();
queues[digit].dequeue();
}
}
}
标签：Bin,queue,console,log,stack,Queue,enqueue,数据结构,Stack 来源： https://blog.csdn.net/weixin_42554191/article/details/111876721