如何在javascript中实现双端队列数据结构？

Question

我正在用 javascript 学习数据结构

我现在的重点是如何实现双端队列？

Edite：从下面的 cmets 中，我获得了有关如何实现 deque based array 的有用指导。有没有方向如何使用类实现deque based object？

我明白了一些我需要的点：

• addFront()
• removeFront()
• peekFront()

---

• addBack()
• removeBack()
• peekBack()

---

但我对某些观点感到困惑：

• 我需要多少个指针？ 至少我从 queue 知道我需要两个（头尾）指针，但不确定在 deque

中是否需要更多

• 在这种情况下，javascript 中哪种数据类型方便作为基础？我在 youtube 上看到一些导师在谈论循环数组，例如在 JS 中对我来说是未知的。

edit2：

我正在关注一本书，名为：学习 javascript 数据结构和算法第三版

在本书的第 5 章中，作者开始实现仅基于对象和一些变量的 Deque

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

我可以说@trincot 非常接近图书作者的方法

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

根据关于链表的书籍索引出现在第6章，所以我没想到他的解决方案会基于他之前没有提到的东西

如果我错过任何一点，我会很感激告诉我......谢谢

Answer 1

如 cmets 中所述，JavaScript 通过其 Array 类/原型对双端队列操作提供原生支持：push、pop、shift、unshift。

如果您仍然想编写自己的实现，那么您可以使用双向链表，您只需要两个“指针”。应该说，在 JavaScript 中，我们真正谈论的不是指针，而是对象。以对象为值的变量或属性实际上是 JavaScript 中的引用。

或者，您可以使用圆形数组。由于在 JavaScript 标准中 Arrays 不能保证是连续的数组，例如在 C 中就是这种情况，因此您实际上不需要为此使用 Array 实例。一个普通的对象（或地图）就可以了。

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

圆形“数组”

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，方法将返回 undefined。

Answer 2

以简单的方式实现出队：

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]