深入探讨JavaScript中的队列，结合leetcode全面解读

news2024/11/24 18:21:14

前言

队列作为一种基本的数据结构，为解决许多实际问题提供了有效的组织和处理方式，对于提高系统的稳定性、可靠性和效率具有重要作用，所以理解队列是很重要的。

本文深入探讨JavaScript中的队列这种数据结构,结合leetcode题目讲解

题目直达：

232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

239. 滑动窗口最大值 - 力扣（LeetCode）

什么是队列

队列是一种特殊的线性表数据结构，它遵循“先进先出”（First-In-First-Out，FIFO）的原则

即先进入队列的元素先出队列,进去是abc的顺序，出来也是abc的顺序

JavaScript实现队列

JavaScript 中，没有专门的一个关键词来直接表示队列。

可以使用数组的方法来模拟队列的行为。

常见的实现方式

数组的 push() 方法在队尾添加元素，使用 shift() 方法在队首移除元素
数组的 pop()在队尾删除元素、unshift()方法在队添加元素

既然我们明白了这个点，我们就知道了，如果要从队列里面拿数据就一定会造成队列长度发生变化

所以队列的遍历不能用for循环，队列的长度是动态变化的

分析一下下面的代码

const queue = []

queue.push('a')
queue.push('b')
queue.push('c')


for (let i = 0; i < queue.length; i++) {
    const top = queue.shift()
    console.log(top);
}

这段代码的执行结果为

这并不是我们想要的结果，这就是因为在循环中使用 shift 方法会导致每次循环时队列的长度发生变化，从而导致循环次数不正确

我们可以使用两种方式去遍历

使用一个临时变量来保存队列的初始长度，然后基于这个长度进行循环操作

const queue = [];

queue.push('a');
queue.push('b');
queue.push('c');

const length = queue.length;
for (let i = 0; i < length; i++) {
  const top = queue.shift();
  console.log(top);
}

使用while循环去遍历，只要队列的长度大于 0，就会不断从队列中取出元素并打印

const queue = [];

queue.push('a');
queue.push('b');
queue.push('c');

while (queue.length > 0) {
  const top = queue.shift();
  console.log(top);
}

232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

题目直达232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

接下来我们用232题来讲解一下栈数据结构，首先分析题目

题目要求我们去打造一个栈结构，并且实现一系列的方法

既然是使用两个栈去实现，首先我们肯定是需要去准备两个栈

var MyQueue = function () {
    this.stack1 = []
    this.stack2 = []
};

接下来我们考虑如何通过这两个栈去实现队列效果呢？

动画.gif

从这个动画我们可以看到，我们首先去存入到stack1，然后再存入stack2，这样就实现了翻转，就能够实现先进先出的效果了

接下来我们就编写代码

var MyQueue = function () {
    this.stack1 = []
    this.stack2 = []
};

MyQueue.prototype.push = function (x) {
    this.stack1.push(x)
};


MyQueue.prototype.pop = function () {
    if (this.stack2.length === 0) {
        while (this.stack1.length) {
            this.stack2.push(this.stack1.pop())
        }
    }
    return this.stack2.pop()
};

MyQueue.prototype.peek = function () {
    if (this.stack2.length === 0) {
        while (this.stack1.length) {
            this.stack2.push(this.stack1.pop())
        }
    }
    return this.stack2[this.stack2.length - 1]
};

MyQueue.prototype.empty = function () {
    return this.stack1.length === 0 && this.stack2.length === 0
};

MyQueue 类的构造函数：
- 初始化了两个空数组 stack1 和 stack2，用于模拟队列的操作。
push 方法：
- 接收一个参数 x，将其直接压入 stack1 。这相当于向队列的尾部添加元素。
pop 方法：
- 首先检查 stack2 是否为空。
- 如果为空，通过一个 while 循环，将 stack1 中的元素逐个弹出并压入 stack2 。这样就实现了将 stack1 中的元素顺序反转，从而模拟出队列的出队操作。
- 最后，从 stack2 中弹出并返回顶部元素。
peek 方法：
- 与 pop 方法类似，先检查 stack2 是否为空，如果为空则进行元素转移。
- 然后返回 stack2 的最后一个元素，但不将其弹出，实现了查看队列头部元素的功能。
empty 方法：
- 检查 stack1 和 stack2 的长度是否都为 0，如果都是 0 则表示队列为空，返回 true；否则返回 false 。

239. 滑动窗口最大值 - 力扣（LeetCode）

题目直达239. 滑动窗口最大值 - 力扣（LeetCode）

var maxSlidingWindow = function (nums, k) {
    var a = 0;
    var b = k - 1;
    var arr = []
    while (b < nums.length) {
        var max = -Infinity
        for (var i = a; i <= b; i++) {
            if (max < nums[i])
                max = nums[i];
        }
        arr.push(max)
        a++
        b++
    }
    return arr;
};



var maxSlidingWindow = function (nums, k) {
    const len = nums.length
    const res = []
    const queue = []//维护一个递减队列
    for (let i = 0; i < length; i++) {
        while (queue.length && nums[i] > queue[queue.length - 1]) {
            queue.pop()
        }
        queue.push(nums[i])
        while (queue.length && queue[0] <= i - k) {
            queue.shift()
        }

        if (i >= k - 1) {
            arr.push(nums[queue[0]])
        }
    }
    return res
}