算法与数据结构(part5)--栈与队列

学习笔记，仅供参考，有错必纠

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算法与数据结构–基于python

栈

栈是什么

• 栈的概念

  • 栈(stack)是一种容器，可存入数据元素、访问元素、删除元素。

  • 它的特点在于只能允许在容器的一端(称为栈顶端指标)进行加入数据(push)和输出数据(pop)的运算。

  • 没有了位置概念，保证任何时候可以访问、删除的元素都是此前最后存入的那个元素，确定了一种默认的访问顺序。

  • 由于栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出(Last In First Out)的原理运作，简称LIFO。

• 图示

栈(ADT)的操作

Stack() 
#创建一个新的空栈
push(item) 
#添加一个新的元素item到栈顶
pop() 
#弹出栈顶元素
peek() 
#返回栈顶元素
is_empty() 
#判断栈是否为空
size() 
#返回栈的元素个数

栈的实现

定义一个栈：

class Stack:
    # 初始化空栈
    def __init__(self):
        self.__list = []

    def push(self, item):
        self.__list.append(item)

    def pop(self):
        if self.__list:
            return self.__list.pop()
        else:
            return None

    def peek(self):
        if self.__list:
            return self.__list[-1]
        else:
            return None

    def is_empty(self):
        return self.__list is None

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

if __name__ == '__main__':
    s = Stack()
    s.push(1)
    s.push(2)
    s.push(3)
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())

输出：

3
2
1

队列

队列是什么

• 队列的概念
  • 队列(queue)是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。
  • 队列是一种先进先出的(First In First Out)的线性表，简称FIFO。

• 图示

队列的操作

Queue()
#创建一个新的空队列
enqueue(item)
#往队列中添加一个item元素
dequeue()
#从队列头部删除一个元素
is_empty()
#判断一个队列是否为空
size()
#返回队列的大小

队列的实现

定义一个队列：

# 定义队列
class Queue:
    # 初始化
    def __init__(self):
        self.__list = []
    def enqueue(self,item):
        self.__list.append(item)
    def dequeue(self):
        return self.__list.pop(0)
    def is_empty(self):
        return self.__list is None
    def size(self):
        return len(self.__list)

if __name__ == '__main__':
    q = Queue()
    q.enqueue(1)
    q.enqueue(2)
    q.enqueue(3)
    print(q.dequeue())
    print(q.dequeue())
    print(q.dequeue())

输出：

1
2
3

双端队列

双端队列是什么

• 双端队列的概念

  • 双端队列(deque，全名double-ended queue)，是一种具有队列和栈的性质的数据结构。

  • 双端队列中的元素可以从两端弹出，插入和删除操作在表的两端进行。双端队列可以在队列任意一端入队和出队。

• 图示

双端队列的操作

Deque()
#创建一个空的双端队列
add_front(item)
#从队头加入一个item元素
add_rear(item)
#从队尾加入一个item元素
pop_front()
#从队头取一个item元素
pop_rear()
#从队尾取一个item元素
is_empty()
#判断双端队列是否为空
size()
#返回队列的大小

双端队列的实现

class Deque:
    def __init__(self):
        self.__list = []
    def add_front(self,item):
        self.__list.insert(0,item)
    def add_rear(self,item):
        self.__list.append(item)
    def pop_front(self):
        return self.__list.pop(0)
    def pop_rear(self):
        return self.__list.pop()
    def is_empty(self):
        return self.__list is None
    def size(self):
        return len(self.__list)

if __name__ == '__main__':
    d = Deque()
    d.add_front(1)
    d.add_front(2)
    d.add_rear(3)
    d.add_rear(4)
    print(d.size())
    print(d.pop_front())
    print(d.pop_front())
    print(d.pop_rear())
    print(d.pop_rear())

输出：

4
2
1
4
3