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。
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
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;
}
}
或者可以使用两个数组来实现队列数据结构。
var temp_stack = new Array();
var stack = new Array();
temp_stack.push(1);
temp_stack.push(2);
temp_stack.push(3);
如果我现在弹出元素,那么输出将是3 2 1。 但我们想先进先出结构,所以你可以做以下。
stack.push(temp_stack.pop());
stack.push(temp_stack.pop());
stack.push(temp_stack.pop());
stack.pop(); //Pop out 1
stack.pop(); //Pop out 2
stack.pop(); //Pop out 3
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)
下面是我使用链表实现的堆栈和队列:
// Linked List function Node(data) { this.data = data; this.next = null; } // Stack implemented using LinkedList function Stack() { this.top = null; } Stack.prototype.push = function(data) { var newNode = new Node(data); newNode.next = this.top; //Special attention this.top = newNode; } Stack.prototype.pop = function() { if (this.top !== null) { var topItem = this.top.data; this.top = this.top.next; return topItem; } return null; } Stack.prototype.print = function() { var curr = this.top; while (curr) { console.log(curr.data); curr = curr.next; } } // var stack = new Stack(); // stack.push(3); // stack.push(5); // stack.push(7); // stack.print(); // Queue implemented using LinkedList function Queue() { this.head = null; this.tail = null; } Queue.prototype.enqueue = function(data) { var newNode = new Node(data); if (this.head === null) { this.head = newNode; this.tail = newNode; } else { this.tail.next = newNode; this.tail = newNode; } } Queue.prototype.dequeue = function() { var newNode; if (this.head !== null) { newNode = this.head.data; this.head = this.head.next; } return newNode; } Queue.prototype.print = function() { var curr = this.head; while (curr) { console.log(curr.data); curr = curr.next; } } var queue = new Queue(); queue.enqueue(3); queue.enqueue(5); queue.enqueue(7); queue.print(); queue.dequeue(); queue.dequeue(); queue.print();
这是我的实现堆栈。
function Stack() {
this.dataStore = [];
this.top = 0;
this.push = push;
this.pop = pop;
this.peek = peek;
this.clear = clear;
this.length = length;
}
function push(element) {
this.dataStore[this.top++] = element;
}
function peek() {
return this.dataStore[this.top-1];
}
function pop() {
return this.dataStore[--this.top];
}
function clear() {
this.top = 0;
}
function length() {
return this.top;
}
var s = new Stack();
s.push("David");
s.push("Raymond");
s.push("Bryan");
console.log("length: " + s.length());
console.log(s.peek());