Python 中的队列和双端队列：数据结构的深入探讨

2024-01-04 23:14:20

Python：队列数据结构

在计算机科学中，数据结构是用于组织和存储数据的方法。队列是一种遵循先进先出 (FIFO) 原则的数据结构，这意味着最先进入队列的元素也会最先出列。

与栈类似，队列也是一种线性数据结构，但队列中的元素只能从一端（队头）入队，并从另一端（队尾）出队。这种先进先出的行为非常适合需要按顺序处理数据的场景。

在 Python 中，队列可以用以下方式实现：

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

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

    def enqueue(self, item):
        self.items.insert(0, item)

    def dequeue(self):
        return self.items.pop()

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

在这个实现中，我们使用了一个列表来存储队列中的元素。enqueue 方法在列表的开头插入元素，而 dequeue 方法从列表的末尾删除元素。

双端队列

双端队列（deque）是一种特殊的队列，它允许我们同时从队头和队尾进行入队和出队操作。它类似于队列，遵循 FIFO 原则，但也具有类似于栈的后进先出 (LIFO) 行为。

在 Python 中，可以使用以下方式实现双端队列：

import collections

class Deque:
    def __init__(self):
        self.deque = collections.deque()

    def is_empty(self):
        return len(self.deque) == 0

    def add_front(self, item):
        self.deque.appendleft(item)

    def add_rear(self, item):
        self.deque.append(item)

    def remove_front(self):
        return self.deque.popleft()

    def remove_rear(self):
        return self.deque.pop()

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