JavaScript 数据结构与算法（五）优先队列

场景

生活中类似优先队列的场景：

  • 优先排队的人，优先处理。 (买票、结账、WC)。
  • 排队中，有紧急情况（特殊情况）的人可优先处理。

优先队列

优先级队列主要考虑的问题：

  • 每个元素不再只是一个数据，还包含优先级。
  • 在添加元素过程中，根据优先级放入到正确位置。

优先队列的实现

代码实现

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// 优先队列内部的元素类
class QueueElement {
  constructor(element, priority) {
    this.element = element;
    this.priority = priority;
  }
}

// 优先队列类（继承 Queue 类）
export class PriorityQueue extends Queue {
  constructor() {
    super();
  }

  // enqueue(element, priority) 入队，将元素按优先级加入到队列中
  // 重写 enqueue()
  enqueue(element, priority) {
    // 根据传入的元素，创建 QueueElement 对象
    const queueElement = new QueueElement(element, priority);

    // 判断队列是否为空
    if (this.isEmpty()) {
      // 如果为空，不用判断优先级，直接添加
      this.items.push(queueElement);
    } else {
      // 定义一个变量记录是否成功添加了新元素
      let added = false;

      for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
        // 让新插入的元素进行优先级比较，priority 值越小，优先级越大
        if (queueElement.priority < this.items[i].priority) {
          // 在指定的位置插入元素
          this.items.splice(i, 0, queueElement);
          added = true;
          break;
        }
      }

      // 如果遍历完所有元素，优先级都大于新插入的元素，就将新插入的元素插入到最后
      if (!added) {
        this.items.push(queueElement);
      }
    }
  }

  // dequeue() 出队，从队列中删除前端元素，返回删除的元素
  // 继承 Queue 类的 dequeue()
  dequeue() {
    return super.dequeue();
  }

  // front() 查看队列的前端元素
  // 继承 Queue 类的 front()
  front() {
    return super.front();
  }

  // isEmpty() 查看队列是否为空
  // 继承 Queue 类的 isEmpty()
  isEmpty() {
    return super.isEmpty();
  }

  // size() 查看队列中元素的个数
  // 继承 Queue 类的 size()
  size() {
    return super.size();
  }

  // toString() 将队列中元素以字符串形式返回
  // 重写 toString()
  toString() {
    let result = "";
    for (let item of this.items) {
      result += item.element + "-" + item.priority + " ";
    }
    return result;
  }
}

测试代码

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const priorityQueue = new PriorityQueue();

// 入队 enqueue() 测试
priorityQueue.enqueue("A", 10);
priorityQueue.enqueue("B", 15);
priorityQueue.enqueue("C", 11);
priorityQueue.enqueue("D", 20);
priorityQueue.enqueue("E", 18);
console.log(priorityQueue.items);
//--> output:
// QueueElement {element: "A", priority: 10}
// QueueElement {element: "C", priority: 11}
// QueueElement {element: "B", priority: 15}
// QueueElement {element: "E", priority: 18}
// QueueElement {element: "D", priority: 20}

// 出队 dequeue() 测试
priorityQueue.dequeue();
priorityQueue.dequeue();
console.log(priorityQueue.items);
//--> output:
// QueueElement {element: "B", priority: 15}
// QueueElement {element: "E", priority: 18}
// QueueElement {element: "D", priority: 20}

// isEmpty() 测试
console.log(priorityQueue.isEmpty()); //--> false

// size() 测试
console.log(priorityQueue.size()); //--> 3

// toString() 测试
console.log(priorityQueue.toString()); //--> B-15 E-18 D-20

数组、栈和队列图解

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