Python實現隊列與雙端隊列 ------ Python數據結構與算法第6章

1. 隊列的概念

       隊列（queue）是 只允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。 隊列是一種 先進先出 的（First In First Out）的線性表，簡稱FIFO。允許插入的一端爲隊尾，允許刪除的一端爲隊頭。隊列不允許在中間部位進行操作！假設隊列是q=（a1，a2，……，an），那麼a1就是隊頭元素，而an是隊尾元素。這樣我們就可以刪除時，總是從a1開始，而插入時，總是在隊列最後。這也比較符合我們通常生活中的習慣，排在第一個的優先出列，最後來的當然排在隊伍最後。

2. 隊列的實現

      同棧一樣，隊列也可以用順序表或者鏈表實現： 具體的操作有：創建一個空的隊列、往隊列中添加一個item元素、從隊列頭部刪除一個元素、 判斷一個隊列是否爲空、返回隊列的大小。

class Queue():
    def __init__(self):
        self.__list = []

    def enqueue(self, item):
        # 如果出隊比入隊操作頻率高
        # self.__list.insert(0, item)
        # 如果入隊比出隊操作頻率高
        self.__list.append(item)

    def dequeue(self):
        # 如果出隊比入隊操作頻率高
        # self.__list.pop()
        # 如果入隊比出隊操作頻率高
        return self.__list.pop(0)

    def is_empty(self):
        return self.__list == []

    def size(self):
        return len(self.__list)
        
        
# 創建一個空的雙端隊列
q = Queue()
q.enqueue(1)
q.enqueue(1.2)
q.enqueue('thanlon')
q.enqueue([1, 2, 3])
print('入隊狀態：已完成')
print('當前隊列是否爲空：', q.is_empty())
print('當前隊列的大小：', q.size())
print(q.dequeue())
print(q.dequeue())
print(q.dequeue())
print(q.dequeue())
"""
入隊狀態：已完成
當前隊列是否爲空： False
當前隊列的大小： 4
1
1.2
thanlon
[1, 2, 3]
"""

3. 雙端隊列的概念

       雙端隊列（deque，全名double-ended queue），是一種具有 隊列和棧的性質的數據結構。雙端隊列中的元素可以從兩端彈出，其限定插入和刪除操作在表的兩端進行。雙端隊列可以在隊列任意一端入隊和出隊。

4. 雙端隊列的實現

      雙端隊列兩端都可以入隊和出隊，相對於一般隊列操作要多幾步，具體的操作有： 創建一個空的雙端隊列、從隊頭加入一個item元素、從隊尾加入一個item元素、從隊頭刪除一個item元素、從隊尾刪除一個item元素、判斷雙端隊列是否爲空、返回隊列的大小。

class Dqueue():
    def __init__(self):
        self.__list = []

    def add_tail(self, item):
        """
        從隊列尾部添加元素
        :param item:
        :return:
        """
        self.__list.append(item)

    def remove_front(self):
        """
        從隊列頭部刪除元素
        :return:
        """
        return self.__list.pop(0)

    def add_front(self, item):
        """
        從隊列頭部添加元素
        :param item:
        :return:
        """
        self.__list.insert(0, item)

    def remove_tail(self):
        """
        從隊列尾部刪除元素
        :param item:
        :return:
        """
        return self.__list.pop()

    def is_empty(self):
        return self.__list == []

    def size(self):
        return len(self.__list)


# 創建一個空的雙端隊列
dq = Dqueue()
# 尾部添加元素，頭部刪除元素
dq.add_tail(1)
dq.add_tail(1.2)
dq.add_tail('thanlon')
dq.add_tail([1, 2, 3])
print('尾部已經完成元素的添加!')
print('當前隊列是否爲空：', dq.is_empty())
print('當前隊列的大小：', dq.size())
print(dq.remove_front())
print(dq.remove_front())
print(dq.remove_front())
print(dq.remove_front())
# 尾部添加元素，頭部刪除元素
dq.add_front(1)
dq.add_front(1.2)
dq.add_front('thanlon')
dq.add_front([1, 2, 3])
print('頭部已經完成元素的添加!')
print('當前隊列是否爲空：', dq.is_empty())
print('當前隊列的大小：', dq.size())
print(dq.remove_tail())
print(dq.remove_tail())
print(dq.remove_tail())
print(dq.remove_tail())
"""
尾部已經完成元素的添加!
當前隊列是否爲空： False
當前隊列的大小： 4
1
1.2
thanlon
[1, 2, 3]
頭部已經完成元素的添加!
當前隊列是否爲空： False
當前隊列的大小： 4
1
1.2
thanlon
[1, 2, 3]
"""

Github：https://github.com/ThanlonSmith/Data-Structure-Python3