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)
有很多方法可以在Javascript中实现堆栈和队列。上面的大多数答案都是非常肤浅的实现，我将尝试实现一些更可读(使用es6的新语法特性)和更健壮的东西。
下面是堆栈实现:
class Stack {
constructor(...items){
this._items = []
if(items.length>0)
items.forEach(item => this._items.push(item) )
}
push(...items){
//push item to the stack
items.forEach(item => this._items.push(item) )
return this._items;
}
pop(count=0){
//pull out the topmost item (last item) from stack
if(count===0)
return this._items.pop()
else
return this._items.splice( -count, count )
}
peek(){
// see what's the last item in stack
return this._items[this._items.length-1]
}
size(){
//no. of items in stack
return this._items.length
}
isEmpty(){
// return whether the stack is empty or not
return this._items.length==0
}
toArray(){
return this._items;
}
}
下面是如何使用堆栈:
let my_stack = new Stack(1,24,4);
// [1, 24, 4]
my_stack.push(23)
//[1, 24, 4, 23]
my_stack.push(1,2,342);
//[1, 24, 4, 23, 1, 2, 342]
my_stack.pop();
//[1, 24, 4, 23, 1, 2]
my_stack.pop(3)
//[1, 24, 4]
my_stack.isEmpty()
// false
my_stack.size();
//3
如果您想查看关于此实现的详细描述以及如何进一步改进，请阅读这里:http://jschap.com/data-structures-in-javascript-stack/
下面是es6中队列实现的代码:
class Queue{
constructor(...items){
//initialize the items in queue
this._items = []
// enqueuing the items passed to the constructor
this.enqueue(...items)
}
enqueue(...items){
//push items into the queue
items.forEach( item => this._items.push(item) )
return this._items;
}
dequeue(count=1){
//pull out the first item from the queue
this._items.splice(0,count);
return this._items;
}
peek(){
//peek at the first item from the queue
return this._items[0]
}
size(){
//get the length of queue
return this._items.length
}
isEmpty(){
//find whether the queue is empty or no
return this._items.length===0
}
}
下面是如何使用这个实现:
let my_queue = new Queue(1,24,4);
// [1, 24, 4]
my_queue.enqueue(23)
//[1, 24, 4, 23]
my_queue.enqueue(1,2,342);
//[1, 24, 4, 23, 1, 2, 342]
my_queue.dequeue();
//[24, 4, 23, 1, 2, 342]
my_queue.dequeue(3)
//[1, 2, 342]
my_queue.isEmpty()
// false
my_queue.size();
//3
要完整地了解如何实现这些数据结构以及如何进一步改进这些数据结构，您可能需要阅读jschap.com上的“在javascript中处理数据结构”系列。这是队列的链接——http://jschap.com/playing-data-structures-javascript-queues/
var x = 10;
var y = 11;
var Queue = new Array();
Queue.unshift(x);
Queue.unshift(y);
console.log(Queue)
// Output [11, 10]
Queue.pop()
console.log(Queue)
// Output [11]
你可以基于这个概念使用你自己的自定义类，这里是你可以用来做这些事情的代码片段
/*
* Stack implementation in JavaScript
*/
function Stack() {
this.top = null;
this.count = 0;
this.getCount = function() {
return this.count;
}
this.getTop = function() {
return this.top;
}
this.push = function(data) {
var node = {
data: data,
next: null
}
node.next = this.top;
this.top = node;
this.count++;
}
this.peek = function() {
if (this.top === null) {
return null;
} else {
return this.top.data;
}
}
this.pop = function() {
if (this.top === null) {
return null;
} else {
var out = this.top;
this.top = this.top.next;
if (this.count > 0) {
this.count--;
}
return out.data;
}
}
this.displayAll = function() {
if (this.top === null) {
return null;
} else {
var arr = new Array();
var current = this.top;
//console.log(current);
for (var i = 0; i < this.count; i++) {
arr[i] = current.data;
current = current.next;
}
return arr;
}
}
}
要检查这一点，请使用控制台，并逐一尝试这些行。
>> var st = new Stack();
>> st.push("BP");
>> st.push("NK");
>> st.getTop();
>> st.getCount();
>> st.displayAll();
>> st.pop();
>> st.displayAll();
>> st.getTop();
>> st.peek();
下面是一个队列的链表版本，它也包括最后一个节点，这是@perkins建议的，也是最合适的。
// QUEUE Object Definition
var Queue = function() {
this.first = null;
this.last = null;
this.size = 0;
};
var Node = function(data) {
this.data = data;
this.next = null;
};
Queue.prototype.enqueue = function(data) {
var node = new Node(data);
if (!this.first){ // for empty list first and last are the same
this.first = node;
this.last = node;
} else { // otherwise we stick it on the end
this.last.next=node;
this.last=node;
}
this.size += 1;
return node;
};
Queue.prototype.dequeue = function() {
if (!this.first) //check for empty list
return null;
temp = this.first; // grab top of list
if (this.first==this.last) {
this.last=null; // when we need to pop the last one
}
this.first = this.first.next; // move top of list down
this.size -= 1;
return temp;
};
