【JavaScript数据结构系列】04-优先队列PriorityQueue
2024-09-07 13:47:25
【JavaScript数据结构系列】04-优先队列PriorityQueue
码路工人 CoderMonkey
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## 1. 认识优先级队列
经典的案例场景：
- 登机时经济舱的普通队列与头等舱的优先级队列
- 股票交易时基于时间和价格的成交规则上，量大优先的优先级队列
再用我们打饭的例子：
假定规则：饥饿等级0级最高，需要马上进食
下图同学C优先级高于同学B，插队在同学A后面
2. 代码实现
注：
ES6 版的代码实现请查看 npm 包 data-struct-js 代码
Github/Gitee 上都能找到npm install data-struct-js
在队列 Queue 的基础上，我们来实现一下优先级队列。
- 优先级队列只在入队操作上与普通队列不同，其它方法相同
- 参考上一节里的基于栈实现的队列，也稍稍修改下队列实现的代码
入队操作实现分析：
- 在创建元素时，我们需要一个优先级参数/字段（priority）
- 并对优先级做检查，以及默认值设置
- 空队列时直接入队
- 非空时，从队列头部开始比对每一个元素，新元素优先级高时插入
- 比对到最后一个也没能插入时（新元素优先级最低）添加到队尾
主要是 enqueue 方法和 QueueElement 的封装。
// 优先队列
function PriorityQueue() {
this.__items = []
/**
*队列元素对象
*优先级默认为最低
*/
function QueueElement(element, priority) {
// check priority
if(typeof(priority) != 'number' || Number.isNaN(priority)) {
// min-level: Infinity
priority = Infinity
}
this.__element = element
// max-level: 0
this.__priority = priority
QueueElement.prototype.priority = function() {
return this.__priority
}
QueueElement.prototype.toString = function() {
return this.__element.toString.apply(this.__element)
}
}
// 入队方法
PriorityQueue.prototype.enqueue = function(element, priority) {
var queueElement = new QueueElement(element, priority)
// 空队列时直接入队
if(this.__items.length === 0) {
this.__items.push(queueElement)
}
// 非空队列入队需比较优先级
else {
var added = false
for(var i=0;i<this.__items.length;i++) {
if(queueElement.priority() < this.__items[i].priority()) {
this.__items.splice(i, 0, queueElement)
added = true
break
}
}
if(!added) {
this.__items.push(queueElement)
}
}
}
}
自己封装的优先级队列中优先级priority也可以作为复杂对象上的一个属性，无需另传参数
完整代码（用到的上一节中的 deepCopy 方法也一并贴上吧）
PriorityQueue.js
这里为了方便查看代码写全了，
实际上重复的部分可以继承普通队列
// 优先队列
function PriorityQueue() {
this.__items = []
/**
*队列元素对象
*优先级默认为最低
*/
function QueueElement(element, priority) {
// check priority
if(typeof(priority) != 'number' || Number.isNaN(priority)) {
// min-level: Infinity
priority = Infinity
}
this.__element = element
// max-level: 0
this.__priority = priority
QueueElement.prototype.priority = function() {
return this.__priority
}
QueueElement.prototype.toString = function() {
return this.__element.toString.apply(this.__element)
}
}
// 入队方法
PriorityQueue.prototype.enqueue = function(element, priority) {
var queueElement = new QueueElement(element, priority)
// 空队列时直接入队
if(this.__items.length === 0) {
this.__items.push(queueElement)
}
// 非空队列入队需比较优先级
else {
var added = false
for(var i=0;i<this.__items.length;i++) {
if(queueElement.priority() < this.__items[i].priority()) {
this.__items.splice(i, 0, queueElement)
added = true
break
}
}
if(!added) {
this.__items.push(queueElement)
}
}
}
PriorityQueue.prototype.dequeue = function() {
return this.getItems().shift()
}
PriorityQueue.prototype.front = function () {
return this.__items.length === 0 ? undefined : this.getItems()[0]
}
PriorityQueue.prototype.getItems = function() {
return deepCopy(this.__items)
}
PriorityQueue.prototype.isEmpty = function () {
return this.__items.length === 0
}
PriorityQueue.prototype.size = function () {
return this.__items.length
}
PriorityQueue.prototype.clear = function () {
this.__items.length = 0
}
PriorityQueue.prototype.toString = function () {
var arrStr = this.__items.map((qe)=>{
return qe.toString()
})
return arrStr.join('\r\n')
}
}
function deepCopy(source) {
var dest
if(Array.isArray(source)) {
dest = []
for (let i = 0; i < source.length; i++) {
dest[i] =deepCopy(source[i])
}
}
else if(toString.call(source) === '[object Object]') {
dest = {}
for(var p in source){
if(source.hasOwnProperty(p)){
dest[p]=deepCopy(source[p])
}
}
}
else {
dest = source
}
return dest
}
测试一下
var pq = new PriorityQueue()
pq.enqueue({name: 'A-First Element | Priority:1', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 1)
pq.enqueue({name: 'B-Second Element | Priority:3', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 3)
pq.enqueue({name: 'C-Third Element | Priority:2', age: 18, toString: function(){return this.name}}, 2)
console.log(pq.toString())
以优先级分别为 1 -> 3 -> 2 的顺序添加元素，
输出结果为：
A-First Element | Priority:1
C-Third Element | Priority:2
B-Second Element | Priority:3
收工。
做了一份 npm 工具包 data-struct-js ，
基于 ES6 实现的 JavaScript 数据结构，
虽然这个小轮子很少会被使用，
也许对于初学者学习 JavaScript 会有点帮助。
只要简单 install 一下即可，感兴趣的话还可以去
GitHub / Gitee 看源码。（来 Star 一个吧）
npm install data-struct-js --save-dev
https://github.com/CoderMonkie/data-struct-js
https://gitee.com/coder-monkey/data-struct-js
最后，感谢您的阅读和支持~
-end-
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