队列的前中后场景：利用巧妙设计，随时灵活拿取元素

2023-11-13 17:18:07

前中后队列的设计

为了支持在前、中、后三个位置进行入队和出队操作，我们需要对队列进行巧妙的设计。基本思路是将队列分为三个部分：前部队列、中部队列和后部队列。前部队列用于在前部进行入队和出队操作，中部队列用于在中部进行入队和出队操作，后部队列用于在后部进行入队和出队操作。

我们使用两个指针来维护队列的前部和后部。前部指针指向前部队列的队尾，后部指针指向后部队列的队头。当在前部进行入队操作时，我们将新元素添加到前部队列的队尾，并更新前部指针。当在前部进行出队操作时，我们将前部队列的队头元素出队，并更新前部指针。类似地，当在中部或后部进行入队或出队操作时，我们也使用相应位置的指针来维护队列的状态。

class FrontMiddleBack:
    def __init__(self):
        self.front = []  # 前部队列
        self.middle = []  # 中部队列
        self.back = []  # 后部队列

    def pushFront(self, val):
        self.front.append(val)

    def pushMiddle(self, val):
        # 如果中部队列为空，则将新元素直接插入中部队列
        if not self.middle:
            self.middle.append(val)
        # 否则，将新元素插入中部队列的中间位置
        else:
            n = len(self.front) + len(self.middle)
            index = n // 2
            self.middle.insert(index, val)

    def pushBack(self, val):
        self.back.insert(0, val)

    def popFront(self):
        # 如果前部队列为空，则返回-1
        if not self.front:
            return -1
        # 否则，将前部队列的队头元素出队并返回
        else:
            val = self.front.pop()
            return val

    def popMiddle(self):
        # 如果中部队列为空，则返回-1
        if not self.middle:
            return -1
        # 否则，将中部队列的中间位置的元素出队并返回
        else:
            n = len(self.front) + len(self.middle)
            index = n // 2 - 1
            val = self.middle.pop(index)
            return val

    def popBack(self):
        # 如果后部队列为空，则返回-1
        if not self.back:
            return -1
        # 否则，将后部队列的队头元素出队并返回
        else:
            val = self.back.pop()
            return val

前中后队列的应用场景

前中后队列具有广泛的应用场景，以下列举几个典型场景：

任务调度： 在任务调度系统中，我们可以使用前中后队列来管理任务的执行顺序。当任务到达时，我们可以将任务插入队列的前部、中部或后部，根据任务的优先级或其他因素来确定其执行顺序。
消息传递： 在消息传递系统中，我们可以使用前中后队列来管理消息的发送和接收顺序。当消息到达时，我们可以将消息插入队列的前部、中部或后部，根据消息的优先级或其他因素来确定其发送或接收顺序。
缓存管理： 在缓存管理系统中，我们可以使用前中后队列来管理缓存数据的存储和检索顺序。当缓存数据到达时，我们可以将数据插入队列的前部、中部或后部，根据数据的访问频率或其他因素来确定其存储或检索顺序。