1.使用队列:方块舞的舞伴分配问题                                    

前面我们提到过,经常用队列模拟排队的人。下面我们使用队列来模拟跳方块舞的人。当
男男女女来到舞池,他们按照自己的性别排成两队。当舞池中有地方空出来时,选两个队
列中的第一个人组成舞伴。他们身后的人各自向前移动一位,变成新的队首。当一对舞伴
迈入舞池时,主持人会大声喊出他们的名字。当一对舞伴走出舞池,且两排队伍中有任意
一队没人时,主持人也会把这个情况告诉大家。
为了模拟这种情况,我们把跳方块舞的男男女女的姓名储存在一个文本文件中:
 
下面是程序代码的实现:
<script type="text/javascript">
function Queue(){
this.dataStore = [];
this.enqueue = enqueue;
this.dequeue = dequeue;
this.front = front;
this.back = back;
this.toString = toString;
this.empty = empty;
this.count = count;
} /**
* 向队尾添加一个元素
*/
function enqueue(element){
this.dataStore.push(element);
} /**
* 删除队首的元素:
*/
function dequeue(){
this.dataStore.shift();
} /**
* 读取队首的元素:
*/
function front(){
return this.dataStore[0];
} /**
* 读取队尾的元素:
*/
function back(){
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
} /**
* 显示队列内的所有元素
*/
function toString(){
var retStr = "";
for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i] + "\n";
}
return retStr;
} /**
* 判断队列是否为空
*/
function empty(){
if(this.dataStore.length == 0){
return true;
}else{
return false;
}
} /**
* 显示队列中有多少个元素
*/
function count(){
return this.dataStore.length;
} //===================================使用Queue类=============================================
/**
* 每个舞者信息都被存储在一个Dancer 对象中
*/
function Dancer(name, sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
} /**
* 将舞者信息从文件中读到程序里来
* trim() 函数除去了每行字符串后的空格
* 根据性别,将舞者加入不同的队列
*/
function getDancers(males, females){
var names = read("dancers.txt").split("\n");
for (var i = 0; i < names.length; ++i) {
names[i] = names[i].trim();
}
for (var i = 0; i < names.length; ++i) {
var dancer = names[i].split(" ");
var sex = dancer[0];
var name = dancer[1];
if (sex == "F") {
females.enqueue(new Dancer(name, sex));
}else{
males.enqueue(new Dancer(name, sex));
}
}
} /**
* 将男性和女性组成舞伴,并且宣布配对结果
*/
function dance(males, females){
console.log("The dance partners are: \n");
while (!females.empty() && !males.empty()) {
person = females.dequeue();
console.log("Female dancer is: " + person.name);
person = males.dequeue();
console.log(" and the male dancer is: " + person.name);
}
} /**
*测试程序:
*/
var maleDancers = new Queue();
var femaleDancers = new Queue();
getDancers(maleDancers, femaleDancers);
dance(maleDancers, femaleDancers);
if (!femaleDancers.empty()) {
print(femaleDancers.front().name + " is waiting to dance.");
}
if (!maleDancers.empty()) {
print(maleDancers.front().name + " is waiting to dance.");
} //显示等候跳舞的人数
if (maleDancers.count() > 0) {
print("There are " + maleDancers.count() +" male dancers waiting to dance.");
}
if (femaleDancers.count() > 0) {
print("There are " + femaleDancers.count() +" female dancers waiting to dance.");
} </script>

2.使用队列对数据进行排序                                        

队列不仅用于执行现实生活中与排队有关的操作,还可以用于对数据进行排序。
计算机刚刚出现时,程序是通过穿孔卡输入主机的,每张卡包含一条程序语句。
这些穿孔卡装在一个盒子里,经一个机械装置进行排序。我们可以使用一组队列来模拟这一过程。
这种排序技术叫做基数排序,它不是最快的排序算法,但是它展示了一些有趣的队列使用方法。
 
对于0~99 的数字,基数排序将数据集扫描两次。
第一次按个位上的数字进行排序,第二次按十位上的数字进行排序。每个数字根据对应位上的数值被分在不同的盒子里。
假设有如下数字:
91, 46, 85, 15, 92, 35, 31, 22
 
经过基数排序第一次扫描之后,数字被分配到如下盒子中:

根据盒子的顺序,对数字进行第一次排序的结果如下:

91, 31, 92, 22, 85, 15, 35, 46
 
然后根据十位上的数值再将上次排序的结果分配到不同的盒子中:
最后,将盒子中的数字取出,组成一个新的列表,该列表即为排好序的数字:

15, 22, 31, 35, 46, 85, 91, 92
 
使用队列代表盒子,可以实现这个算法。

我们需要十个队列,每个对应一个数字。将所有队列保存在一个数组中,使用取余和除法操作决定个位和十位。
算法的剩余部分将数字加入相应的队列,根据个位数值对其重新排序,然后再根据十位上的数值进行排序,
结果即为排好序的数字。
 
下面是代码的实现:
<script type="text/javascript">
function Queue(){
this.dataStore = [];
this.enqueue = enqueue;
this.dequeue = dequeue;
this.front = front;
this.back = back;
this.toString = toString;
this.empty = empty;
this.count = count;
} /**
* 向队尾添加一个元素
*/
function enqueue(element){
this.dataStore.push(element);
} /**
* 删除队首的元素:
*/
function dequeue(){
return this.dataStore.shift();
} /**
* 读取队首的元素:
*/
function front(){
return this.dataStore[0];
} /**
* 读取队尾的元素:
*/
function back(){
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
} /**
* 显示队列内的所有元素
*/
function toString(){
var retStr = "";
for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i] + "\n";
}
return retStr;
} /**
* 判断队列是否为空
*/
function empty(){
if(this.dataStore.length == 0){
return true;
}else{
return false;
}
} /**
* 显示队列中有多少个元素
*/
function count(){
return this.dataStore.length;
} //===================================使用Queue类=============================================
/**
* 根据相应位(个位或十位)上的数值,将数字分配到相应队列
* nums: 待排序的数组
* queues: 队列数组
* n: nums的length
* 参数digit 1-按照个位数排序,10-按照十位数排序
*/
function distribute(nums, queues, n, digit){
for(var i=0; i<n; i++){
if(digit == 1){
queues[nums[i]%10].enqueue(nums[i]);
}else{
var k = Math.floor(nums[i]/10);
queues[k].enqueue(nums[i]);
}
}
} /**
* 从队列中收集数字的函数
*/
function collect(queues, nums){
var i=0;
for(var j=0; j<queues.length; j++){
while(!queues[j].empty()){
nums[i++] = queues[j].dequeue();
}
}
} //测试程序
//1.定义queues 和 nums
var queues = [];
for (var i = 0; i < 10; ++i) {
queues[i] = new Queue();
}
var nums = [];
for (var i = 0; i < 10; ++i) {
nums[i] = Math.floor(Math.random() * 101);
} console.log("Before radix sort: ");
console.log(nums);
distribute(nums, queues, nums.length, 1); //按照个位数进行第一次排序
collect(queues, nums); //对按照个位数排好序的队列,每个队列挨排出列,组成新的数组
distribute(nums, queues, nums.length, 10); //按照十位数进行第二次排序
collect(queues, nums);
console.log("After radix sort: ");
console.log(nums); </script>

打印出来如下:

3.优先队列:

在一般情况下,从队列中删除的元素,一定是率先入队的元素。
但是也有一些使用队列的应用,在删除元素时不必遵守先进先出的约定。这种应用,需要使用一个叫做优先队列的数据结构来进行模拟。
 
从优先队列中删除元素时, 需要考虑优先权的限制。
比如医院急诊科的候诊室,就是一个采取优先队列的例子。当病人进入候诊室时,分诊护士会评估患者病情的严重程度,然后给一个优先级代码。高优先级的患者先于低优先级的患者就医,同样优先级的患者按照先来先服务的顺序就医。
 
先来定义存储队列元素的对象,然后再构建我们的优先队列系统:
function Patient(name, code) {
  this.name = name;
  this.code = code;
}
变量code 是一个整数,表示患者的优先级或病情严重程度。
 
现在需要重新定义dequeue() 方法,使其删除队列中拥有最高优先级的元素。
我们规定:优先码的值最小的元素优先级最高。
新的dequeue() 方法遍历队列的底层存储数组,从中找出优先码最低的元素,然后使用数组的splice() 方法删除优先级最高的元素。
 
最后,需要定义toString() 方法来显示Patient 对象。
 
 
代码实现如下:
<script type="text/javascript">
function Queue(){
this.dataStore = [];
this.enqueue = enqueue;
this.dequeue = dequeue;
this.front = front;
this.back = back;
this.toString = toString;
this.empty = empty;
this.count = count;
} /**
* 向队尾添加一个元素
*/
function enqueue(element){
this.dataStore.push(element);
} /**
* 使用简单的顺序查找方法寻找优先级最高的元素(优先码越小优先级越高,比如,1 比5 的优先级高)
* 返回包含一个元素的数组——从队列中删除的元素。
*
* 假设第0个位置的优先级最小。
* 找到比这个优先级更小的位置,然后更新位置。
*/
function dequeue(){
var priority = 0;
for(var i=1; i<this.dataStore.length; i++){
if(this.dataStore[i].code < this.dataStore[priority].code){
priority = i;
}
} return this.dataStore.splice(priority, 1);
} /**
* 读取队首的元素:
*/
function front(){
return this.dataStore[0];
} /**
* 读取队尾的元素:
*/
function back(){
return this.dataStore[this.dataStore.length - 1];
} /**
* 显示队列内的所有元素
*/
function toString(){
var retStr = "";
for (var i = 0; i < this.dataStore.length; ++i) {
retStr += this.dataStore[i].name + ", code: "+ this.dataStore[i].code + "\n";
}
return retStr;
} /**
* 判断队列是否为空
*/
function empty(){
if(this.dataStore.length == 0){
return true;
}else{
return false;
}
} /**
* 显示队列中有多少个元素
*/
function count(){
return this.dataStore.length;
} //===================================使用Queue类=============================================
function Patient(name, code) {
this.name = name;
this.code = code;
} //优先队列的实现:
var p = new Patient("Smith",5);
var ed = new Queue();
ed.enqueue(p);
p = new Patient("Jones", 4);
ed.enqueue(p);
p = new Patient("Fehrenbach", 6);
ed.enqueue(p);
p = new Patient("Brown", 1);
ed.enqueue(p);
p = new Patient("Ingram", 1);
ed.enqueue(p);
console.log(ed.toString());
console.log("-------------------------------"); var seen = ed.dequeue();
console.log("Patient being treated: " + seen[0].name);
console.log("Patients waiting to be seen: ");
console.log(ed.toString());
console.log("-------------------------------"); // 下一轮
var seen = ed.dequeue();
console.log("Patient being treated: " + seen[0].name);
console.log("Patients waiting to be seen: ");
console.log(ed.toString());
console.log("-------------------------------"); var seen = ed.dequeue();
console.log("Patient being treated: " + seen[0].name);
console.log("Patients waiting to be seen: ");
console.log(ed.toString()); </script>

打印结果:

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