在JavaScript中实现堆栈和队列的最佳方法是什么?
我想做调车场算法我需要这些数据结构。
当前回答
有点晚了，但我认为答案应该在这里。下面是一个使用稀疏数组幂的O(1)入队列和O(1)出队列的Queue实现。
JS中的稀疏数组通常被忽视，但实际上它们是一块宝石，我们应该在一些关键任务中使用它们的力量。
这是一个骨架队列实现它扩展了数组类型并在O(1)中做了所有的事情。
class Queue extends Array { constructor(){ super() Object.defineProperty(this,"head",{ value : 0 , writable: true }); } enqueue(x) { this.push(x); return this; } dequeue() { var first; return this.head < this.length ? ( first = this[this.head] , delete this[this.head++] , first ) : void 0; // perfect undefined } peek() { return this[this.head]; } } var q = new Queue(); console.log(q.dequeue()); // doesn't break console.log(q.enqueue(10)); // add 10 console.log(q.enqueue("DIO")); // add "DIO" (Last In Line cCc R.J.DIO reis cCc) console.log(q); // display q console.log(q.dequeue()); // lets get the first one in the line console.log(q.dequeue()); // lets get DIO out from the line .as-console-wrapper { max-height: 100% !important; }
那么这里是否存在潜在的内存泄漏?不，我不这么认为。JS的稀疏数组是不连续的。因此，删除的项不应该成为数组内存占用的一部分。让GC帮你完成任务。这是免费的。
一个潜在的问题是，长度属性在不断将项目放入队列时无限增长。然而，仍然可以实现一个自动刷新(冷凝)机制，一旦长度达到某个值。
编辑:
上面的代码很好，但是删除操作符仍然是O(1)，是一个很慢的操作符。此外，现代JS引擎是如此优化，对于< ~25000项。shift()工作O(1)无论如何。所以我们需要更好的东西。
在这种特殊情况下，随着引擎的发展，我们必须利用它们的新力量。下面的代码使用链表，我相信它是截至2021年最快、最安全的现代JS队列结构。
class Queue {
#head;
#last;
constructor(){
this.#head;
this.#last;
};
enqueue(value){
var link = {value, next: void 0};
this.#last = this.#head ? this.#last.next = link
: this.#head = link;
}
dequeue(){
var first;
return this.#head && ( first = this.#head.value
, this.#head = this.#head.next
, first
);
}
peek(){
return this.#head && this.#head.value;
}
};
这是一个非常快速的队列结构，并使用私有类字段隐藏关键变量以防止窥视。
其他回答
单端队列
这是一个使用映射的队列。由于插入顺序得到了保证，所以可以像迭代数组一样迭代它。除此之外，它的思想与Queue.js非常相似。
我做了一些简单的测试，但还没有进行广泛的测试。我还添加了一些我认为很好的功能(通过数组构造)或易于实现(例如last()和first())。
它背后的简单版本/直觉如下:
class Queue {
constructor() {
this.offset = 0
this.data = new Map()
}
enqueue(item) {
const current = this.offset + this.length()
this.data.set(current, item)
}
dequeue() {
if (this.length() > 0) {
this.data.delete(this.offset)
this.offset += 1
}
}
first() {
return this.data.get(this.offset)
}
last() {
return this.data.get(this.offset + this.length() - 1)
}
length() {
return this.data.size
}
}
简单版本的问题是，当内存索引超过9千万亿(Number.MAX_SAFE_INTEGER的值)时，需要重新映射内存。此外，我认为它可能很好有数组构造，它很高兴看到值正在进入队列和退出队列返回。可以通过编写以下代码来解释这一点:
class Queue {
constructor() {
this.offset = 0
this.data = new Map()
if (arguments.length === 1) this._initializeFromArray(arguments[0])
}
enqueue(item) {
const current = this.offset + this.length()
this.data.set(current, item)
let result = this.data.get(current)
this._remapDataIfMaxMemoryViolation(current, Number.MAX_SAFE_INTEGER)
return result
}
dequeue() {
let result = undefined
if (this.length() > 0) {
result = this.data.get(this.offset)
this.data.delete(this.offset)
this.offset += 1
}
if (this.length() === 0) this.offset = 0
return result
}
first() {
return this.data.get(this.offset)
}
last() {
return this.data.get(this.offset + this.length() - 1)
}
length() {
return this.data.size
}
_remapDataIfMaxMemoryViolation(current, threshhold) {
if (current+1 === threshhold) {
const length = this.length()
this.offset = 0
for (const [key, value] of this.data) {
this.data.set(this.offset, value)
this.data.delete(key, value)
this.offset += 1
if (this.offset === length) break
}
}
}
_initializeFromArray(array) {
for (const value of array) {
this.data.set(this.offset, value)
this.offset += 1
}
}
}
我在Chrome开发控制台进行了一些测试，对完整版本进行了以下调用。
l = console.log // I'm lazy with typing
q = new Queue()
l('enqueue', q.enqueue(1))
l('enqueue', q.enqueue(2))
l('enqueue', q.enqueue(3))
l('enqueue', q.enqueue("hello"))
l('enqueue', q.enqueue("monkey"))
l('show 5 elements: ', q.data)
l('length', q.length())
l('first', q.first())
l('last', q.last())
l('dequeue', q.dequeue())
l('dequeue', q.dequeue())
l('show 3 elements', q.data)
q._remapDataIfMaxMemoryViolation(q.length()+q.offset-1, 5)
l('show 3 remapped elements', q.data)
l(queue = new Queue([3,4,5,6,7,8,9]))
l(queue.data)
Javascript中的常规数组结构是一个堆栈(先入后出)，也可以用作队列(先入先出)，这取决于你所做的调用。
检查这个链接，看看如何让一个数组像一个队列:
队列
下面是一个相当简单的队列实现，有两个目标:
与array.shift()不同，您知道这个出队列方法需要常数时间(O(1))。 为了提高速度，这种方法使用的分配比链表方法少得多。
堆栈实现只共享第二个目标。
// Queue
function Queue() {
this.q = new Array(5);
this.first = 0;
this.size = 0;
}
Queue.prototype.enqueue = function(a) {
var other;
if (this.size == this.q.length) {
other = new Array(this.size*2);
for (var i = 0; i < this.size; i++) {
other[i] = this.q[(this.first+i)%this.size];
}
this.first = 0;
this.q = other;
}
this.q[(this.first+this.size)%this.q.length] = a;
this.size++;
};
Queue.prototype.dequeue = function() {
if (this.size == 0) return undefined;
this.size--;
var ret = this.q[this.first];
this.first = (this.first+1)%this.q.length;
return ret;
};
Queue.prototype.peek = function() { return this.size > 0 ? this.q[this.first] : undefined; };
Queue.prototype.isEmpty = function() { return this.size == 0; };
// Stack
function Stack() {
this.s = new Array(5);
this.size = 0;
}
Stack.prototype.push = function(a) {
var other;
if (this.size == this.s.length) {
other = new Array(this.s.length*2);
for (var i = 0; i < this.s.length; i++) other[i] = this.s[i];
this.s = other;
}
this.s[this.size++] = a;
};
Stack.prototype.pop = function() {
if (this.size == 0) return undefined;
return this.s[--this.size];
};
Stack.prototype.peek = function() { return this.size > 0 ? this.s[this.size-1] : undefined; };
在我看来，内建数组对于堆栈来说是很好的。如果你想在TypeScript中使用Queue，这里有一个实现
/**
* A Typescript implementation of a queue.
*/
export default class Queue {
private queue = [];
private offset = 0;
constructor(array = []) {
// Init the queue using the contents of the array
for (const item of array) {
this.enqueue(item);
}
}
/**
* @returns {number} the length of the queue.
*/
public getLength(): number {
return (this.queue.length - this.offset);
}
/**
* @returns {boolean} true if the queue is empty, and false otherwise.
*/
public isEmpty(): boolean {
return (this.queue.length === 0);
}
/**
* Enqueues the specified item.
*
* @param item - the item to enqueue
*/
public enqueue(item) {
this.queue.push(item);
}
/**
* Dequeues an item and returns it. If the queue is empty, the value
* {@code null} is returned.
*
* @returns {any}
*/
public dequeue(): any {
// if the queue is empty, return immediately
if (this.queue.length === 0) {
return null;
}
// store the item at the front of the queue
const item = this.queue[this.offset];
// increment the offset and remove the free space if necessary
if (++this.offset * 2 >= this.queue.length) {
this.queue = this.queue.slice(this.offset);
this.offset = 0;
}
// return the dequeued item
return item;
};
/**
* Returns the item at the front of the queue (without dequeuing it).
* If the queue is empty then {@code null} is returned.
*
* @returns {any}
*/
public peek(): any {
return (this.queue.length > 0 ? this.queue[this.offset] : null);
}
}
这里有一个笑话测试
it('Queue', () => {
const queue = new Queue();
expect(queue.getLength()).toBe(0);
expect(queue.peek()).toBeNull();
expect(queue.dequeue()).toBeNull();
queue.enqueue(1);
expect(queue.getLength()).toBe(1);
queue.enqueue(2);
expect(queue.getLength()).toBe(2);
queue.enqueue(3);
expect(queue.getLength()).toBe(3);
expect(queue.peek()).toBe(1);
expect(queue.getLength()).toBe(3);
expect(queue.dequeue()).toBe(1);
expect(queue.getLength()).toBe(2);
expect(queue.peek()).toBe(2);
expect(queue.getLength()).toBe(2);
expect(queue.dequeue()).toBe(2);
expect(queue.getLength()).toBe(1);
expect(queue.peek()).toBe(3);
expect(queue.getLength()).toBe(1);
expect(queue.dequeue()).toBe(3);
expect(queue.getLength()).toBe(0);
expect(queue.peek()).toBeNull();
expect(queue.dequeue()).toBeNull();
});
希望有人觉得这有用，
欢呼,
Stu
没有数组(年代)
//Javascript stack linked list data structure (no array)
function node(value, noderef) {
this.value = value;
this.next = noderef;
}
function stack() {
this.push = function (value) {
this.next = this.first;
this.first = new node(value, this.next);
}
this.pop = function () {
var popvalue = this.first.value;
this.first = this.first.next;
return popvalue;
}
this.hasnext = function () {
return this.next != undefined;
}
this.isempty = function () {
return this.first == undefined;
}
}
//Javascript stack linked list data structure (no array)
function node(value, noderef) {
this.value = value;
this.next = undefined;
}
function queue() {
this.enqueue = function (value) {
this.oldlast = this.last;
this.last = new node(value);
if (this.isempty())
this.first = this.last;
else
this.oldlast.next = this.last;
}
this.dequeue = function () {
var queuvalue = this.first.value;
this.first = this.first.next;
return queuvalue;
}
this.hasnext = function () {
return this.first.next != undefined;
}
this.isempty = function () {
return this.first == undefined;
}
}
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