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

如果有人需要它,你可以使用这个NPM包https://www.npmjs.com/package/data-structures-typescript,它有一个队列和堆栈,它支持javascript和typescript,它是通用的,所以你可以用你自己的值类型;)

其他回答

var stack = [];
stack.push(2);       // stack is now [2]
stack.push(5);       // stack is now [2, 5]
var i = stack.pop(); // stack is now [2]
alert(i);            // displays 5

var queue = [];
queue.push(2);         // queue is now [2]
queue.push(5);         // queue is now [2, 5]
var i = queue.shift(); // queue is now [5]
alert(i);              // displays 2

摘自“9个你可能不知道的JavaScript技巧”

正如其他答案中解释的那样,堆栈实现是微不足道的。

然而,我在这个线程中没有找到任何满意的答案,所以我自己做了一个队列。

在这个线程中有三种类型的解决方案:

数组——在大型数组上使用array.shift()是最糟糕的解决方案,效率非常低。 链表——它是O(1),但是为每个元素使用一个对象有点过分,特别是如果它们很多而且它们很小,比如存储数字。 延迟移位数组——它包括将索引与数组关联。当一个元素退出队列时,索引向前移动。当索引到达数组的中间时,数组被切成两半以删除前一半。

在我看来,延迟移位数组是最令人满意的解决方案,但它们仍然将所有内容存储在一个大的连续数组中,这可能会有问题,并且当数组被切片时,应用程序将错开。

我使用小数组的链表(每个最多1000个元素)实现。这些数组的行为类似于延迟移位数组,只是它们从未被切片:当数组中的每个元素都被移除时,该数组将被简单地丢弃。

这个包在npm上,具有基本的FIFO功能,我最近刚刚推送了它。代码分为两部分。

这是第一部分

/** Queue contains a linked list of Subqueue */
class Subqueue <T> {
  public full() {
    return this.array.length >= 1000;
  }

  public get size() {
    return this.array.length - this.index;
  }

  public peek(): T {
    return this.array[this.index];
  }

  public last(): T {
    return this.array[this.array.length-1];
  }

  public dequeue(): T {
    return this.array[this.index++];
  }

  public enqueue(elem: T) {
    this.array.push(elem);
  }

  private index: number = 0;
  private array: T [] = [];

  public next: Subqueue<T> = null;
}

这里是Queue的主类:

class Queue<T> {
  get length() {
    return this._size;
  }

  public push(...elems: T[]) {
    for (let elem of elems) {
      if (this.bottom.full()) {
        this.bottom = this.bottom.next = new Subqueue<T>();
      }
      this.bottom.enqueue(elem);
    }

    this._size += elems.length;
  }

  public shift(): T {
    if (this._size === 0) {
      return undefined;
    }

    const val = this.top.dequeue();
    this._size--;
    if (this._size > 0 && this.top.size === 0 && this.top.full()) {
      // Discard current subqueue and point top to the one after
      this.top = this.top.next;
    }
    return val;
  }

  public peek(): T {
    return this.top.peek();
  }

  public last(): T {
    return this.bottom.last();
  }

  public clear() {
    this.bottom = this.top = new Subqueue();
    this._size = 0;
  }

  private top: Subqueue<T> = new Subqueue();
  private bottom: Subqueue<T> = this.top;
  private _size: number = 0;
}

类型注释(:X)可以很容易地删除,以获得ES6 javascript代码。

如果你正在寻找带有一些基本操作(基于链表)的堆栈和队列数据结构的ES6 OOP实现,那么它可能是这样的:

Queue.js

import LinkedList from '../linked-list/LinkedList';

export default class Queue {
  constructor() {
    this.linkedList = new LinkedList();
  }

  isEmpty() {
    return !this.linkedList.tail;
  }

  peek() {
    if (!this.linkedList.head) {
      return null;
    }

    return this.linkedList.head.value;
  }

  enqueue(value) {
    this.linkedList.append(value);
  }

  dequeue() {
    const removedHead = this.linkedList.deleteHead();
    return removedHead ? removedHead.value : null;
  }

  toString(callback) {
    return this.linkedList.toString(callback);
  }
}

Stack.js

import LinkedList from '../linked-list/LinkedList';

export default class Stack {
  constructor() {
    this.linkedList = new LinkedList();
  }

  /**
   * @return {boolean}
   */
  isEmpty() {
    return !this.linkedList.tail;
  }

  /**
   * @return {*}
   */
  peek() {
    if (!this.linkedList.tail) {
      return null;
    }

    return this.linkedList.tail.value;
  }

  /**
   * @param {*} value
   */
  push(value) {
    this.linkedList.append(value);
  }

  /**
   * @return {*}
   */
  pop() {
    const removedTail = this.linkedList.deleteTail();
    return removedTail ? removedTail.value : null;
  }

  /**
   * @return {*[]}
   */
  toArray() {
    return this.linkedList
      .toArray()
      .map(linkedListNode => linkedListNode.value)
      .reverse();
  }

  /**
   * @param {function} [callback]
   * @return {string}
   */
  toString(callback) {
    return this.linkedList.toString(callback);
  }
}

上面例子中用于堆栈和队列的LinkedList实现可以在GitHub上找到。

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

As many have said: native array using push and pop is fine for a stack, but using shift for taking elements from a queue means that the remaining elements need to move, which is potentially slow. The idea of using two stacks to make a queue in kevinyu's answer is a nice idea to fix it, and of course that can be done with native-array-stacks as well. (Edit: there was actually already an answer by Yuki-Dreamer that does this, albeit less compactly. I didn't notice it until now because it was unfairly downvoted.)

下面是一个使用ES5/ES6特性的紧凑实现,它使队列对象的行为尽可能接近本机的push/shift变体,除了每次操作花费O(1)平摊时间:

const queue = () => {
    const a = [], b = [];
    return {
        push: (...elts) => a.push(...elts),
        shift: () => {
            if (b.length === 0) {
                while (a.length > 0) { b.push(a.pop()) }
            }
            return b.pop();
        },
        get length() { return a.length + b.length }
    }
}

现在你可以做:

const q = queue();
q.push(8);
q.push(9);
q.push(10);
console.log(q.length);          // outputs 3
console.log(q.shift());         // outputs 8
q.push(11);
console.log(q.shift());         // outputs 9
console.log(q.shift());         // outputs 10
console.log(q.shift());         // outputs 11
console.log(q.shift());         // outputs undefined

队列实现对长度使用getter语法,使其看起来像一个属性,并对push使用rest参数语法,以允许一次推送多个内容。如果你不想这样做,你可以用push: elt => a.push(elt),替换第4行。(但是请注意,你不能用push: a.push替换它,就像我自己第一次尝试的那样,结果非常奇怪:这是因为它导致本机push方法被调用,并设置为队列对象。)