數據結構-PHP經過 Array 類對象實現 '隊列'

這篇文章是展現如何使用PHP語言實現隊列(Queue)這種數據結構，Queue也是一種線性結構，相比 Array 而言，Queue 對應的操做是 Array 的子集，只能從一端(隊尾)添加元素，也只能從另一端（隊首）取出元素，是一種 First In First Out(FIFO)，即 先進先出 的結構。

1.ArrayStruct 類

<?php
/**
 * 數據結構-數組的實現
 * Class ArrayStruct
 */
class ArrayStruct
{
    //用於存放數據
    protected $data = [];
    //用於標記數組大小
    protected $size = 0;
    //用於標記數組的容量
    protected $capacity = 10;
    /**
     * 構造函數 定義數組容量
     * ArrayStruct constructor.
     * @param int $capacity
     */
    public function __construct(int $capacity = 10) {
        $this->capacity = $capacity;
    }
    /**
     * 獲取數組元素個數
     * @return int
     */
    public function getSize(): int {
        return $this->size;
    }
    /**
     * 獲取數組的容量
     * @return int
     */
    public function getCapacity(): int {
        return $this->capacity;
    }
    /**
     * 判斷數組是否爲空
     * @return bool
     */
    public function isEmpty(): bool {
        return $this->size == 0;
    }
    /**
     * 向數組指定位置插入元素
     * @param int $index
     * @param $e
     * @throws Exception
     */
    public function add(int $index, $e): void {
        if ($this->size == $this->capacity) {
            $this->resize(2); //擴大到原來的2倍
        }
        if ($index < 0 || $index > $this->size) {
            echo "添加位置超出數組大小";
            exit;
        }
        //爲了方便理解，[1,2,4,5,6],假設 $index = 3; $e = 100,插入以後[1,2,4,100,5,6]
        for ($i = $this->size; $i >= $index; $i--) {
            $this->data[$i] = $this->data[$i - 1];
        }
        $this->data[$index] = $e;
        $this->size++;
    }
    /**
     * 向數組末尾添加元素
     * @param $e
     * @throws Exception
     */
    public function addLast($e): void {
        $this->add($this->size, $e);
    }
    /**
     * 向數組開頭插入元素
     * @param $e
     * @throws Exception
     */
    public function addFirst($e): void {
        $this->add(0, $e);
    }
    /**
     * 獲取 index 位置數組元素
     * @param int $index
     * @return mixed
     */
    public function get(int $index) {
        if ($index < 0 || $index > $this->size) {
            echo "index值超出元素的位置範圍，";
            exit;
        }
        return $this->data[$index];
    }
    /**
     * 獲取數組末尾元素
     * @return mixed
     */
    public function getLast() {
        return $this->get($this->size - 1);
    }
    /**
     * 獲取數組開頭元素
     * @return mixed
     */
    public function getFirst() {
        return $this->get(0);
    }
    /**
     * 判斷數組中是否存在某個元素
     * @param $e
     * @return bool
     */
    public function contains($e): bool {
        for ($i = 1; $i < $this->size; $i++) {
            if ($this->data[$i] == $e) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
     * 查某個元素在數組的位置索引值，若不存在則返回 -1
     * @param $e
     * @return int
     */
    public function find($e): int {
        for ($i = 0; $i < $this->size; $i++) {
            if ($this->data[$i] == $e) {
                return $i;
            }
        }
        return -1;
    }
    /**
     * 刪除數組指定位置元素，返回刪除元素的值
     * @param $index
     * @return mixed
     */
    public function remove($index) {
        if ($index < 0 || $index > $this->size) {
            echo "index值超出元素的位置範圍，";
            exit;
        }
        $e = $this->data[$index];
        for ($i = $index; $i < $this->size - 1; $i++) {
            $this->data[$i] = $this->data[$i + 1];
        }
        $this->size--;
        $this->data[$this->size] = null;  //loitering objects ! =memory
        /** 若當前數組大小，小於容量的一半，則從新分配一半的數組空間大小 **/
        if ($this->size <= $this->capacity / 4 && $this->capacity % 2 == 0) {
            $this->resize(0.5);
        }
        return $e;
    }
    /**
     * 刪除數組首個元素，返回刪除元素的值
     */
    public function removeFirst() {
        return $this->remove(0);
    }
    /**
     * 刪除數組首個元素，返回刪除元素的值
     */
    public function removeLast() {
        return $this->remove($this->size - 1);
    }
    /**
     * 刪除數組中特定元素
     * @param $e
     */
    public function removeElement($e) {
        for ($i = 0; $i < $this->size; $i++) {
            if ($this->data[$i] == $e) {
                $this->remove($i);
                $this->removeElement($e);
                break;
            }
        }
    }
    /**
     * 數組擴容，如果其餘語言，如JAVA這裏須要從新開闢空間
     * @param $factor
     */
    protected function resize($factor) {
        $this->capacity = $factor * $this->capacity;
    }
    /**
     * 將數組轉化爲字符串
     * @return string
     */
    public function toString(): string {
        $str = "[";
        for ($i = 0; $i < $this->size; $i++) {
            $value_str = is_numeric($this->data[$i]) ? $this->data[$i] : "'{$this->data[$i]}'";
            $str       .= $i . " => " . $value_str . ",";
        }
        $str = trim($str, ",");
        $str .= "]";
        return $str;
    }
}

Tips：這是一個封裝好的數組類，可用於數組的插入、刪除、查找。

2.QueueStruct 類

這裏是一個 隊列 類，它的繼承了數組類的方法，經過數組的增刪查封裝的一個 隊列 類，實現了 入隊(enqueue)、出隊(dequeue)、查看隊首(getFront) ：

<?php
require 'ArrayStruct.php';
require 'Queue.php';
class QueueStruct implements Queue
{
    protected $array = null;
    public function __construct(int $capacity = 0) {
        $this->array = new ArrayStruct($capacity);
    }
    /**
     * 入隊
     * @param $e
     * @throws Exception
     */
    public function enqueue($e): void {
        $this->array->addLast($e);
    }
    /**
     * 出隊
     */
    public function dequeue() {
        return $this->array->removeFirst();
    }
    /**
     * 獲取隊前元素
     */
    public function getFront() {
        return $this->array->getFirst();
    }
    /**
     * 獲取隊列大小
     * @return int
     */
    public function getSize(): int {
        return $this->array->getSize();
    }
    /**
     * 判斷隊列是否爲空
     * @return bool
     */
    public function isEmpty(): bool {
        return $this->array->isEmpty();
    }
    /**
     * 打印隊列內容
     * @return bool
     */
    public function toString(): string {
        return $this->array->toString();
    }
}

3.interface Queue

這裏是 隊列 類一個實現接口，裏面定義了一些函數，這樣 QueueStrcut 繼承它以後，必須重構裏面的全部方法：

<?php
interface Queue
{
    public function enqueue($e): void;//入隊
    public function dequeue();//出隊
    public function getFront();//獲取前端元素
    public function getSize();//獲取隊列大小
    public function isEmpty();//判斷隊列是否爲空
}

4.output_queue.php

這是一個調用和打印輸出結果的展現文件：

<?php
require 'QueueStruct.php';
$queue = new QueueStruct();
$queue->enqueue("rr");
$queue->enqueue("tt");
$queue->enqueue("yy");
$queue->enqueue("uu");
$queue->enqueue("ii");
$queue->enqueue("oo");
echo $queue->toString(); //打印 [0 => 'rr',1 => 'tt',2 => 'yy',3 => 'uu',4 => 'ii',5 => 'oo']
echo "<br>";
echo $queue->dequeue();  //出隊 打印  rr
echo "<br>";
echo $queue->dequeue();  //出隊 打印  tt
echo "<br>";

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