【JavaScript数据结构系列】04-优先队列PriorityQueue

【JavaScript数据结构系列】04-优先队列PriorityQueue

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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('
')
  }
}

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。

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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~

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