这是第二周的练习题,这里补充下咯,五一节马上就要到了,自己的计划先安排上了,开发一个有趣的玩意儿。

下面是之前分享的链接:

  • 1.每周一练 之 数据结构与算法(Stack)
  • 2.每周一练 之 数据结构与算法(LinkedList)
欢迎关注我的 个人主页 && 个人博客 && 个人知识库 && 微信公众号“前端自习课”

本周练习内容:数据结构与算法 —— Queue

这些都是数据结构与算法,一部分方法是团队其他成员实现的,一部分我自己做的,有什么其他实现方法或错误,欢迎各位大佬指点,感谢。

一、队列有什么特点,生活中有什么例子?


解题:
1.概念介绍

队列,又称为伫列(queue),是先进先出(FIFO, First-In-First-Out)的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端(称为rear)进行插入操作,在前端(称为front)进行删除操作。 ——《维基百科》

队列特点:先进先出操作。
生活中的案例:常见的排队,在电影院也好,排队结账也是,排在第一位的人会先接受服务。

2.与堆栈区别
队列的操作方式和堆栈类似,唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。

二、请实现一个队列,并实现以下方法:

  • enqueue(element):向队列尾部添加一个新的项。
  • dequeue():移除队列的第一项,并返回被移除的元素。
  • front():返回队列中第一个元素 —— 最先被添加,也将是最先被移除的元素。队列不做任何变动 (不移除元素,只返回元素信息 —— 与 Stack 类的 peek 方法类似)。
  • tail():返回队列中的最后一个元素,队列不做任何变动。
  • isEmpty():如果栈没有任何元素就返回 true,否则返回 false
  • size():返回队列包含的的元素个数,与数组的 length 属性类似。
  • print():打印队列中的元素。

提示:Web 端优先使用 ES6 以上的语法实现。


解题:

 /**  * 2. 实现一个队列  */class Queue {    constructor (){        this.items = []    }    // enqueue(element):向队列尾部添加一个新的项。    enqueue( element ){        this.items.push(element)    }    // dequeue():移除队列的第一项,并返回被移除的元素。    dequeue (){        return this.items.shift()    }    // front():返回队列中第一个元素 —— 最先被添加,也将是最先被移除的元素。队列不做任何变动 (不移除元素,只返回元素信息 —— 与 Stack 类的 peek 方法类似)。    front (){        return this.items[0]    }    // tail():返回队列中的最后一个元素,队列不做任何变动。    tail (){        return this.items[this.items.length]    }    // isEmpty():如果栈没有任何元素就返回 true,否则返回 false。    isEmpty (){        return this.items.length === 0    }    // size():返回队列包含的的元素个数,与数组的 length 属性类似。    size (){        return this.items.length    }    // print():打印队列中的元素。    print (){        console.log(this.items.toString())    }}

三、使用队列计算斐波那契数列的第 n 项。

斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,指的是这样一个数列:

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233,377,610...

在数学上,斐波那契数列以如下被以递推的方法定义:F(1)=1,F(2)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>=3,n∈N*),即前两项固定为 1后面的项为前两项之和,依次向后。在现代物理、准晶体结构、化学等领域,斐波纳契数列都有直接的应用。

使用示例如下:

fibonacci(5); --> 5fibonacci(9); --> 34fibonacci(14); --> 377

解题:

解题方法1:

/** * 3. 使用队列计算斐波那契数列的第 n 项。 * 前两项固定为 1,后面的项为前两项之和,依次向后。 * @param {Number} num  */function fibonacci (num){    if(isNaN(num) || num < 0 || num === 0) return 0    // // 1. 直接    // let n1 = 1, n2 = 1, sum    // for(let i = 3; i <= num; i++){    //     sum = n1 + n2    //     n1 = n2    //     n2 = sum    // }    // // 2. 队列 考虑小于等于2    // let arr = [], sum    // num === 1 && (arr = [1])    // num >= 2 && (arr = [1, 1])    // for(let i = 3; i <= num; i ++){    //     sum = arr[i-2] + arr[i-3]    //     arr.push(sum)    // }    // // 3.队列 进出队列    let queue = [], sum;    for(let i = 1; i <= num; i ++){        if(i <=2 ){            queue.push(1)        }else{            sum = queue[0] + queue[1]            queue.push(sum)            queue.shift()        }    }    return sum}

解题方法2:

function fibonacci(n) {    const queue = new Queue();    queue.enqueue(1);    queue.enqueue(1);        let index = 0;    while(index < n - 2) {        index += 1;        // 出队列一个元素        const delItem = queue.dequeue();        // 获取头部值        const headItem = queue.front();        const nextItem = delItem + headItem;        queue.enqueue(nextItem);    }    return queue.tail();  }console.log(fibonacci(9)); // 34

四、实现优先队列 PriorityQueue。

现实中优先队列的例子很多,比如机场登机的顺序,头等舱和商务舱乘客优先级高于经济舱乘客。又如在银行中办理业务时,VIP 客户的优先级高于普通客户。要实现一个优先队列,有两种方式:

  1. 设置优先级,然后在正确的位置添加元素。
  2. 用入列操作添加元素,然后按照优先级移除它们。

本题要求使用第一种方式来实现优先队列,数值越小优先级越高,若优先级相同时,先入队的元素,排在前面。

使用示例如下:

let priorityQueue = new PriorityQueue();priorityQueue.enqueue("leo", 2);priorityQueue.enqueue("pingan", 1);priorityQueue.enqueue("robin", 1);priorityQueue.print();// pingan - 1// robin - 1// leo - 2

解题:

解题方法1:

class PriorityQueue {  constructor() {    this._items = [];  }    enqueue(element, priority) {        let queueElement = {            element            priority        };      if (this.isEmpty()) {        this._items.push(queueElement);      } else {        let added = false;        for (var i = 0; i < this.size(); i++) {          if (queueElement.priority < this._items[i].priority) {            this.items.splice(i, 0, queueElement);            added = true;            break ;          }        }            if (!added) {          this._items.push(queueElement);        }      }  }  print() {      var strArr = [];      strArr = this._items.map(function (item) {        return `${item.element}->${item.priority}`;      });          console.log(strArr.toString());       }}

解题方法2:

/** * 4. 实现优先队列 */class PriorityQueue {    constructor (){        this.items = []    }    enqueue (element, priority){        let ele = {element, priority}        let isAdded = false        for(let i = 0; i < this.items.length; i++){            if(ele.priority < this.items[i].priority){                this.items.splice(i, 0, ele)                isAdded = true                break            }        }        !isAdded && this.items.push(ele)    }    print (){        for(let i = 0; i < this.items.length; i++){            let {element, priority} = this.items[i]            console.log(`${element} - ${priority}`)        }    }}let leo = new PriorityQueue()leo.enqueue("leo", 2);leo.enqueue("leo1", 1);leo.enqueue("leo2", 1);console.log(leo)

五、用队列实现栈。

利用两个队列实现栈,栈的特点是后进先出,可以让元素入队 q1,留下队尾元素让其他元素出队,暂存到 q2 中,再让 q1 中剩下的元素出队,即最后进的最先出来。

提示:入栈和出栈都在 q1 中完成,q2 只作为临时中转空间。


解题:

/** * 5. 队列实现栈 */class Myqueue {    constructor (){        this.items = []    }    enqueue (element){        this.items.push(element)    }    dequeue (){        return this.items.shift()    }}class Mystack {    constructor (){        this.q1 = new myQueue()        this.q2 = new myQueue()    }    push (element){        this.q1.enqueue(element)        this.q2.items = []        let len = this.q1.items.length        while(len > 0){            this.q2.enqueue(this.q1.items[len-1])            len --        }    }    pop (){        let result = this.q2.dequeue()        let len = this.q2.items.length        this.q1.items = []        while(len > 0){            this.q1.enqueue(this.q2.items[len-1])            len --        }        return result    }    print (){        console.log(this.q1.items.toString())    }}

这里也可以直接使用第二题定义的Queue来实现:

class QueueStack {  constructor() {    this.queue = new Queue();  }  push(item) {    this.queue.enqueue(item);  }  pop() {    // 向队列末尾追加 队列长度-1 次,后弹出队列头部    for(let i = 1; i < this.queue.size(); i += 1) {      this.queue.enqueue(this.queue.dequeue());    }    return this.queue.dequeue();  }  peek() {    return this.queue.tail();  }}

下周预告

下周将练习集合(Set) 的题目,五一要到咯,也要好好做自己一个项目了。