実戦PHPデータ構造基盤のキュー

キューとは
キューは、先進的な前提原則に従う別の線形データ構造です.キューには両端が操作可能で、一端がデキューされ、一端がデキューされます.この特徴はスタックとは異なり、スタックは一端だけで操作できます.入隊はいつも後端にあり、出隊は先端にある.
一般的な操作

enqueue->エンキュー

dequeue->デキュー

peek->戻りキューフロントエンド要素

isEmpty->空の

PHP実現
まずQueInterfaceを定義します.

interface QueueInterface
{
    public function enqueue(string $item);
    public function dequeue();
    public function isEmpty();
    public function peek();
}

配列ベースのキュー実装を見ると

class ArrQueue implements QueueInterface
{
    private $queue;
    private $limit;

    public function __construct(int $limit = 0)
    {
       $this->limit = $limit;
       $this->queue = [];
    }

    public function isEmpty()
    {
        return empty($this->queue);
    }

    public function dequeue()
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('queue is empty');
        } else {
            array_shift($this->queue);
        }
    }

    public function enqueue(string $item)
    {
        if (count($this->queue) >= $this->limit) {
            throw new \OverflowException('queue is full');
        } else {
            array_unshift($this->queue, $item);
        }
    }

    public function peek()
    {
        return current($this->queue);
    }
}

PHPの強力なarray構造のおかげで、キューの基本的な操作方法を簡単に書きました.やはり世界最高の言葉は名に恥じない.
機知に富んだ同級生はもう推測したかもしれませんが、私は前にキューインタフェースを定義しました.そのキューの実現はきっと上の1つだけではありません.チェーンテーブルベースの実装を見てみましょう.

class LinkedListQueue implements QueueInterface
{
    private $limit;
    private $queue;

    public function __construct(int $limit = 0)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->queue = new LinkedList();
    }

    public function isEmpty()
    {
        return $this->queue->getSize() == 0;
    }

    public function peek()
    {
        return $this->queue->getNthNode(0)->data;
    }

    public function enqueue(string $item)
    {
        if ($this->queue->getSize() < $this->limit) {
            $this->queue->insert($item);
        } else {
            throw new \OverflowException('queue is full');
        }
    }

    public function dequeue()
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('queue is empty');
        } else {
            $lastItem = $this->peek();
            $this->queue->deleteFirst();

            return $lastItem;
        }
    }
}

中には以前のチェーンテーブルの実現に関連していて、詳細を知らない学生はここに行って見ることができます.
Splのキュー
強力なPHPにはキューインプリメンテーションが内蔵されており、上記の方法と同様に使用できます.

class SqlQueue
{
    private $splQueue;

    public function __construct()
    {
        $this->splQueue = new \SplQueue();
    }

    public function enqueue(string $data = null)
    {
        $this->splQueue->enqueue($data);
    }

    public function dequeue()
    {
        return $this->splQueue->dequeue();
    }
}

ゆうせんキュー
優先キューは特殊なキューであり、エンキューまたはデキューの順序は各ノードの重みに基づいています.
シーヶンスシーヶンス
優先キューは、秩序優先キューと無秩序優先キューに分けられます.順序優先キューには、逆順序または順序の2つのケースがあります.シーケンスでは,最大または最小の優先度のノードを迅速に見つけることができ,複雑度はO(1)である.ただし、各ノードの優先度をチェックして適切な位置に挿入するため、挿入にはより多くの時間がかかります.
無秩序シーケンス
無秩序シーケンスでは、新しいノードを挿入するときに、優先度に基づいて位置を決定する必要はありません.エンキュー時は通常のキューのように、キューの末尾に挿入します.しかし、最も優先度の高い要素を削除したい場合は、各ノードをスキャンして、最も優先度の高い要素を削除します.次に、チェーンテーブルに基づいて順序の優先キューを実装します.

class LinkedListPriorityQueue
{
    private $limit;
    private $queue;


    public function __construct(int $limit = 0)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->queue = new LinkedList();
    }

    public function enqueue(string $data = null, int $priority)
    {
        if ($this->queue->getSize() > $this->limit) {
            throw new \OverflowException('Queue is full');
        } else {
            $this->queue->insert($data, $priority);
        }
    }

    public function dequeue(): string
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('Queue is empty');
        } else {
            $item = $this->peek();
            $this->queue->deleteFirst();

            return $item->data;
        }
    }

    public function peek()
    {
        return $this->queue->getNthNode(0);
    }

    public function isEmpty()
    {
        return $this->queue->getSize() === 0;
    }
}

リングキュー
ベクトル空間を十分に利用するために、「偽オーバーフロー」現象を克服する方法は、ベクトル空間を最初と最後に接する円環として想像し、このベクトルを循環ベクトルと呼ぶことである.格納されているキューをループキューと呼びます.リングキューも配列ですが、論理的に配列のヘッダとテールを接続し、ループキューを形成します.配列のテールがいっぱいになったとき、配列ヘッダが空であるかどうかを判断し、空ではなくデータを格納し続けます.

class CircularQueue implements QueueInterface
{
    private $queue;
    private $limit;
    private $front = 0;
    private $rear = 0;

    public function __construct(int $limit = 0)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->queue = [];
    }

    public function isEmpty()
    {
        return $this->front === $this->rear;
    }

    public function isFull()
    {
        $diff = $this->rear - $this->front;

        if ($diff == -1 || $diff == ($this->limit - 1)) {
            return true;
        }

        return false;
    }

    public function peek()
    {
        return $this->queue[$this->front];
    }

    public function dequeue()
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('Queue is empty');
        }

        $item = $this->queue[$this->front];
        $this->queue[$this->front] = null;
        $this->front = ($this->front + 1) % $this->limit;

        return $item;
    }

    public function enqueue(string $item)
    {
        if ($this->isFull()) {
            throw new \OverflowException('Queue is full');
        }

        $this->queue[$this->rear] = $item;
        $this->rear = ($this->rear + 1) % $this->limit;

    }
}

デュアルエンドキュー
これまで私たちが実現してきたキューは、チームの最後に入隊し、チームのリーダーが出てくる構造だ.特殊な場合、チームのリーダーでもチームの末尾でも入隊したり出隊したりすることを望んでいます.この構造を両端キューと呼びます.私たちが以前実現したチェーンテーブル構造に基づいて、私たちはこのような構造を簡単に実現することができます.

class LinkedListDeQueue
{
    private $limit = 0;
    private $queue;

    public function __construct(int $limit = 0)
    {
        $this->limit = $limit;
        $this->queue = new \DataStructure\LinkedList\LinkedList();
    }

    public function dequeueFromFront(): string 
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('Queue is empty');
        }

        $item = $this->queue->getNthNode(0);
        $this->queue->deleteFirst();

        return $item->data;
    }

    public function dequeueFromBack(): string 
    {
        if ($this->isEmpty()) {
            throw new \UnderflowException('Queue is empty');
        }

        $item = $this->queue->getNthNode($this->queue->getSize() - 1);
        $this->queue->deleteLast();

        return $item->data;
    }

    public function isFull()
    {
        return $this->queue->getSize() >= $this->limit;
    }

    public function enqueueAtBack(string $data = null)
    {
        if ($this->isFull()) {
            throw new \OverflowException('queue is full');
        }

        $this->queue->insert($data);
    }

    public function enqueueAtFront(string $data = null)
    {
        if ($this->isFull()) {
            throw new \OverflowException('queue is full');
        }

        $this->queue->insertAtFirst($data);
    }

    public function isEmpty()
    {
        return $this->queue->getSize() === 0;
    }

    public function peekFront()
    {
        return $this->queue->getNthNode(0)->data;
    }

    public function peekBack()
    {
        return $this->queue->getNthNode($this->queue->getSize() - 1)->data;
    }
}

中には以前のチェーンテーブルの実現に関連していて、詳細を知らない学生はここに行って見ることができます.
まとめ
スタックとキューは私たちが最もよく使うデータ構造であり、他の複雑なデータ構造ではこの2つの抽象データ型の応用が見られます.次の章では,PHPデータ構造の再帰を引き続き学習するが,これは複雑な問題を単純化する一般的な考え方である.
特集シリーズ
PHP基礎データ構造特別テーマシリーズ目次アドレス:アドレスは主にPHP文法を用いて基礎データ構造とアルゴリズムを総括する.また、日常のPHP開発において無視しやすい基礎知識と現代のPHP開発における規範、配置、最適化に関するいくつかの実戦的な提案もあり、Javascript言語の特徴に対する深い研究もある.