在JavaScript中实现队列

1、队列数据结构

队列是一种“先入先出”（FIFO）数据结构的类型。第一个入队项目（输入）是第一个出队（输出）。队列有2个指针：头和尾。队列中的最早排队的项目是在头部，而最新排队的项目在队列尾部。队列就像在地铁排队，靠近车门处的乘客位于队伍的头部，刚进入队伍的乘客位于队伍的尾部。从更高的角度来看，队列是一种数据结构，可以按照入库的顺序依次处理数据的每一项。

2、队列上的操作

队列支持2个主要操作：入队和出队。此外，您可能会发现执行队列的 peek 和 length 操作很有用。

入队操作

入队操作是在队列尾部插入一个项目，插入的项目成为队列的尾部。上图中的入队操作将项目 8 插入到尾部，8成为队列的尾部。

queue.enqueue(8);

出队操作

出队操作是在队列的开头提取项目，队列中的下一个项目成为头部项目。在上图中，出队操作返回并 7 从队列中删除该项目，出队后，项目2成为新的头部项目。

queue.dequeue(); // => 7

检视操作

检视操作读取队列的开头，而不会更改队列。项目7是上图中的队列的开头，检视操作仅返回标头（项目）7，而无需修改队列。

queue.peek(); // => 7

队列长度

长度操作计算队列包含多少个项目。图中的队列中有4项：4，6，2，和7，结果，队列长度为4。

queue.length; // => 4

队列操作时间复杂度

对于所有队列操作（入队，出队，检视和长度）重要的是，所有这些操作必须在固定时间内执行O(1)。恒定的时间O(1)意味着无论队列大小如何（它可以有10或100万个项目）：入队，出队，窥视和长度操作都必须同时执行。

3、在JavaScript中实现队列

看一下队列数据结构的可能实现，同时保持所有操作必须在恒定时间内执行的要求O(1)。

class Queue {
  constructor() {
    this.items = {};
    this.headIndex = 0;
    this.tailIndex = 0;
  }

  enqueue(item) {
    this.items[this.tailIndex] = item;
    this.tailIndex++;
  }

  dequeue() {
    const item = this.items[this.headIndex];
    delete this.items[this.headIndex];
    this.headIndex++;
    return item;
  }

  peek() {
    return this.items[this.headIndex];
  }

  get length() {
    return this.tailIndex - this.headIndex;
  }
}

const queue = new Queue();

queue.enqueue(7);
queue.enqueue(2);
queue.enqueue(6);
queue.enqueue(4);

queue.dequeue(); // => 7

queue.peek();    // => 2

queue.length;    // => 3

const queue = new Queue()是如何创建队列的实例。调用queue.enqueue(7)方法使该项目7进入队列。queue.dequeue()从队列中取出一个头项，而queue.peek()只是从头检视。最后，queue.length显示队列中还有多少项目。关于实现：在Queue类内部，普通对象this.items通过数字索引保留队列中的项目。头项的索引由跟踪this.headIndex，尾项由跟踪this.tailIndex。

队列方法的复杂性

类 Queue 的方法 queue()，dequeue()，peek()和length() 仅使用了：

• 属性访问（例如this.items[this.headIndex]），
• 或执行算术操作（例如this.headIndex++）

因此，这些方法的时间复杂度是恒定时间O(1)。

4、总结

队列数据结构是“先入先出”（FIFO）的一种：最早入队的项是最早出队的项。队列有2个主要操作：入队和出队。另外，队列可以具有辅助操作，例如检视和长度。所有队列操作必须在恒定时间内执行O(1)。