如何在javascript中实现双端队列数据结构？

Question

我正在学习 javascript

的数据结构

我现在的重点是如何实现双端队列？

Edite: from comments below I get useful directions on how to implement deque based array. Is there a direction how to implement deque based object using class ?

我明白了一些我需要的点:

addFront()
removeFront()
peekFront()

addBack()
removeBack()
peekBack()

但我对某些点感到困惑:

我需要多少指点？至少我从 queue 知道我需要两个（头尾）指针但不确定我是否需要更多 deque
javascript 中的哪种数据类型在这种情况下方便作为基础？例如，我在 youtube 上看到一些导师在谈论循环数组，这对我来说在 JS 中是未知的。

edite2:

我在关注一本书叫：学习javascript数据结构与算法第3版

作者在本书的第5章开始实现基于对象和一些变量的双端队列

但我不明白他是怎么做到的，因为代码已加密，但我仍然可以访问他的文件并测试他的方法 github repository

我可以说@trincot 的回答非常接近本书作者的方法

但是当我比较结果时，我得到这个 [1 = author - 2 = @trincot] ：

根据书本索引链表出现在第6章所以我没想到他的解决方案将基于他之前没有提到的东西

如果我遗漏了任何一点，我将不胜感激告诉我...谢谢

Answer 1

如评论中所述，JavaScript 通过其数组 class/prototype 原生支持双端队列操作：push、pop、shift、unshift。

如果你还想自己写实现，那么你可以选择双向链表，只需要两个"pointers"。应该说，在JavaScript中我们真正讲的不是指针，而是对象。获取对象作为值的变量或属性，实际上是 references in JavaScript.

或者，您可以选择圆形阵列。由于在 JavaScript 中标准数组不能保证是连续数组，例如 C 中的情况，因此您实际上不需要为此使用 Array 实例。普通对象（或地图）即可。

所以这里有两种可能的实现方式：

双向链表

class Deque {
    constructor() {
        this.front = this.back = undefined;
    }
    addFront(value) {
        if (!this.front) this.front = this.back = { value };
        else this.front = this.front.next = { value, prev: this.front };
    }
    removeFront() {
        let value = this.peekFront();
        if (this.front === this.back) this.front = this.back = undefined;
        else (this.front = this.front.prev).next = undefined;
        return value;
    }
    peekFront() { 
        return this.front && this.front.value;
    }
    addBack(value) {
        if (!this.front) this.front = this.back = { value };
        else this.back = this.back.prev = { value, next: this.back };
    }
    removeBack() {
        let value = this.peekBack();
        if (this.front === this.back) this.front = this.back = undefined;
        else (this.back = this.back.next).back = undefined;
        return value;
    }
    peekBack() { 
        return this.back && this.back.value;
    }
}

// demo
let deque = new Deque;
console.log(deque.peekFront()); // undefined
deque.addFront(1);
console.log(deque.peekBack()); // 1
deque.addFront(2);
console.log(deque.removeBack()); // 1
deque.addFront(3);
deque.addFront(4);
console.log(deque.peekBack()); // 2
deque.addBack(5);
deque.addBack(6);
console.log(deque.peekBack()); // 6
console.log(deque.removeFront()); // 4
console.log(deque.removeFront()); // 3
console.log(deque.removeFront()); // 2
console.log(deque.removeFront()); // 5
console.log(deque.removeFront()); // 6
console.log(deque.removeFront()); // undefined

循环"Array"

class Deque {
    constructor() {
        this.data = {}; // Or Array, but that really does not add anything useful
        this.front = 0;
        this.back = 1;
        this.size = 0;
    }
    addFront(value) {
        if (this.size >= Number.MAX_SAFE_INTEGER) throw "Deque capacity overflow";
        this.size++;
        this.front = (this.front + 1) % Number.MAX_SAFE_INTEGER;
        this.data[this.front] = value;
    }
    removeFront()   {
        if (!this.size) return;
        let value = this.peekFront();
        this.size--;
        delete this.data[this.front];
        this.front = (this.front || Number.MAX_SAFE_INTEGER) - 1;
        return value;
    }
    peekFront()     { 
        if (this.size) return this.data[this.front];
    }
    addBack(value) {
        if (this.size >= Number.MAX_SAFE_INTEGER) throw "Deque capacity overflow";
        this.size++;
        this.back = (this.back || Number.MAX_SAFE_INTEGER) - 1;
        this.data[this.back] = value;
    }
    removeBack()   {
        if (!this.size) return;
        let value = this.peekBack();
        this.size--;
        delete this.data[this.back];
        this.back = (this.back + 1) % Number.MAX_SAFE_INTEGER;
        return value;
    }
    peekBack()     { 
        if (this.size) return this.data[this.back];
    }
}

// demo
let deque = new Deque;
console.log(deque.peekFront()); // undefined
deque.addFront(1);
console.log(deque.peekBack()); // 1
deque.addFront(2);
console.log(deque.removeBack()); // 1
deque.addFront(3);
deque.addFront(4);
console.log(deque.peekBack()); // 2
deque.addBack(5);
deque.addBack(6);
console.log(deque.peekBack()); // 6
console.log(deque.removeFront()); // 4
console.log(deque.removeFront()); // 3
console.log(deque.removeFront()); // 2
console.log(deque.removeFront()); // 5
console.log(deque.removeFront()); // 6
console.log(deque.removeFront()); // undefined

当尝试从空双端队列中检索值时，方法将 return undefined。

Answer 2

简单的出队实现：

const dequeue = [];

// push element from rear end
dequeue.push(3); // [3]
dequeue.push(8); // [3, 8]

// push element from front end
dequeue.unshift(5); // [5, 3, 8]
dequeue.unshift(11); // [11, 5, 3, 8]     

// pop element from rear end
dequeue.pop(); // [11, 5, 3]

// pop element from front end
dequeue.shift(); // [5, 3]

Answer 3

与理解新事物的任何其他尝试一样，采用比较方法。

会很有帮助

JS数组是deques因为可以修改前面out-of-the-box。你不会在 Python 中得到这个，其中 out-of-the-box 列表结构只支持在后面修改（称之为 append 和 pop）。如果您需要开始添加和删除前面的项目，您需要显式添加对双端队列的支持（通过在模块顶部添加 from collections import deque ）并使用专用构造函数（d = deque([1,2,3]）创建对象。仅然后你可以执行 popleft 和 appendleft 操作（在 JS 中称为 unshift 和 shift）

再说一遍，none在JS中是必须的，JS数组的实现支持这个OOTB。要了解整个语言领域的术语，请参阅维基百科的 table

https://en.wikipedia.org/wiki/Double-ended_queue#Operations

如何在javascript中实现双端队列数据结构？

How to implement deque data structure in javascript?

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循环"Array"