深入解析js中实现队列（代码分享）

队列定义

队列（Queue）是一种遵从先进先出（First in,first out。简称FIFO）原则的有序集合。 它和栈的不同点是栈是先进后出的，队列是先进先出的，栈都是在一端进与出，而队列是在一端进在另一端出。栈的删除操作在表尾进行，队列的删除操作在表头进行。顺序栈能够实现多栈空间共享，而顺序队列不能。 共同点是只允许在端点处插入和删除元素。多链栈和多链队列的管理模式可以相同。

栈（stack）定义

JavaScript是单线程语言，主线程执行同步代码。 函数调用时， 便会在内存形成了一个“调用记录”，又称“调用帧”，保存调用位置和内部变量等信息。如果函数内部还调用了其他函数，那么在调用记录上方又会形成一个调用记录， 所有的调用记录就形成一个“调用栈”。（尾调用、尾递归优化）

堆（heap）定义

对象被分配在一个堆中，一个用以表示一个内存中大的未被组织的区域。

所以

JS是单线程， 主线程执行同步代码， 事件、I/O 操作等异步任务，将会进入任务队列执行，异步执行有结果之后，就会变为等待状态， 形成一个先进先出的执行栈，主线程的同步代码执行完之后，再从”任务队列”中读取事件， 执行事件异步任务的回调。 这就是为什么执行顺序是， 同步 > 异步 > 回调 更简单的说：只要主线程空了（同步），就会去读取”任务队列”（异步），这就是JavaScript的运行机制。

本文将实现 基本队列、优先队列和循环队列

消息队列与事件循环Event Loop

一个JavaScript运行时包含了一个待处理的消息队列（异步任务），（内部是不进入主线程，而进入”任务队列”（task queue）的任务。比如UI事件、ajax网络请求、定时器setTimeout和setInterval等。 每一个消息都与一个函数（回调函数callback）相关联。当栈为空时，从队列中取出一个消息进行处理。这个处理过程包含了调用与这个消息相关联的函数（以及因而创建了一个初始堆栈帧）。当栈再次为空的时候，也就意味着消息处理结束。

这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

基本队列

基本队列的方法中，包含了一下6个方法

① 向队列（尾部）中添加元素（enqueue）

②（从队列头部）删除元素（dequeue）

③ 查看队列头部的元素（front）

④ 查看队列是否为空（isEmpty）

⑤ 查看队列的长度（size）

⑥ 查看队列（print）

function Queue() {
  //初始化队列（使用数组实现）
  var items = [];

  //入队
  this.enqueue = function (ele) {
    items.push(ele);
  };

  //出队
  this.dequeue = function () {
    return items.shift();
  };

  //返回首元素
  this.front = function () {
    return items[0];
  };

  //队列是否为空
  this.isEmpty = function () {
    return items.length == 0;
  };

  //清空队列
  this.clear = function () {
    items = [];
  };

  //返回队列长度
  this.size = function () {
    return items.length;
  };

  //查看列队
  this.show = function () {
    return items;
  };
}

var queue = new Queue();
queue.enqueue("hello");
queue.enqueue("world");
queue.enqueue("css");
queue.enqueue("javascript");
queue.enqueue("node.js");
console.log(queue.isEmpty()); // false
console.log(queue.show()); //hello,world,css3,javascript,node.js
console.log(queue.size()); //5
console.log(queue.front()); //hello
console.log(queue.dequeue()); //hello
console.log(queue.show()); //'world', 'css', 'javascript', 'node.js'
console.log(queue.clear());
console.log(queue.size()); //0

优先队列的实现

在优先队列中，元素的添加或者删除是基于优先级的。实现优先队列有两种方式：① 优先添加，正常出列；② 正常添加，优先出列

优先添加，正常出列的（最小优先队列）例子（这个例子在实现队列的基础上，把添加进队列的元素从普通数据改为对象（数组）类型，该对象包含需要添加进队列的元素的值和优先级）：

function PriorityQueue() {
    //初始化队列（使用数组实现）
    var items = []
    //因为存在优先级，所以插入的列队应该有一个优先级属性
    function queueEle(ele, priority) {
        this.ele = ele
        this.priority = priority
    }
    //入队
    this.enqueue = function (ele, priority) {
        let element = new queueEle(ele, priority)
        //为空直接入队
        if (this.isEmpty()) {
            items.push(element)
        }
        else {
            var qeueued = false; //是否满足优先级要求，并且已经入队
            for (let i = 0; i < this.size(); i++) {
                if (element.priority < items[i].priority) {
                    items.splice(i, 0, element)
                    qeueued = true
                    break;
                }
            }
            //如果不满足要求，没有按要求入队，那么就直接从尾部入队
            if (!qeueued) items.push(element)
        }
    }

    //出队
    this.dequeue = function () {
        return items.shift()
    }

    //返回首元素
    this.front = function () {
        return items[0]
    }

    //队列是否为空
    this.isEmpty = function () {
        return items.length == 0
    }

    //清空队列
    this.clear = function () {
        items = []
    }

    //返回队列长度
    this.size = function () {
        return items.length
    }

    //查看列队
    this.show = function () {
        return items
    }
}

var priorityQueue = new PriorityQueue();
priorityQueue.enqueue('优先级2-1', 2);
priorityQueue.enqueue('优先级1-1', 1);
priorityQueue.enqueue('优先级1-2', 1);
priorityQueue.enqueue('优先级3-1', 3);
priorityQueue.enqueue('优先级2-2', 2);
priorityQueue.enqueue('优先级1-3', 1);
priorityQueue.show(); // 按优先级顺序输出

//输出
[
0:queueEle {ele: "优先级1-1", priority: 1},
1:queueEle {ele: "优先级1-2", priority: 1},
2:queueEle {ele: "优先级1-3", priority: 1},
3:queueEle {ele: "优先级2-1", priority: 2},
4:queueEle {ele: "优先级2-2", priority: 2},
5:queueEle {ele: "优先级3-1", priority: 3}
]

循环队列

可以使用循环队列来模拟击鼓传花的游戏（约瑟夫环问题）：一群孩子围成一圈，每次传递 n 个数，停下来时手里拿花的孩子被淘汰，直到队伍中只剩下一个孩子，即胜利者。

循环队列，每次循环的时候（从队列头部）弹出一个孩子，再把这个孩子加入到队列的尾部，循环 n 次，循环停止时弹出队列头部的孩子（被淘汰），直到队列中只剩下一个孩子。

function Queue() {
  //初始化队列（使用数组实现）
  var items = [];

  //入队
  this.enqueue = function (ele) {
    items.push(ele);
  };

  //出队
  this.dequeue = function () {
    return items.shift();
  };

  //返回首元素
  this.front = function () {
    return items[0];
  };

  //队列是否为空
  this.isEmpty = function () {
    return items.length == 0;
  };

  //清空队列
  this.clear = function () {
    items = [];
  };

  //返回队列长度
  this.size = function () {
    return items.length;
  };

  //查看列队
  this.show = function () {
    return items;
  };
}

/**
 *
 * @param {名单} names
 * @param {指定传递次数} num
 */
function onlyOne(names, num) {
  var queue = new Queue();
  //所有名单入队
  names.forEach((name) => {
    queue.enqueue(name);
  });

  //淘汰的人名
  var loser = "";
  //只要还有一个以上的人在，就一直持续
  while (queue.size() > 1) {
    for (let i = 0; i < num; i++) {
      //把每次出队的人，再次入队 ，这样一共循环了num 次（击鼓传花一共传了num次）
      queue.enqueue(queue.dequeue());
    }
    //到这就次数就用完了，下一个就要出队了
    loser = queue.dequeue();
    console.log(loser + "被淘汰了");
  }
  //到这就剩下一个人了
  return queue.dequeue();
}

var names = ["文科", "张凡", "覃军", "邱秋", "黄景"];
var winner = onlyOne(names, 99);
console.log("金马奖影帝最终获得者是：" + winner);

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