栈和队列的结构实现

栈(stack),有些地方称为堆栈,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,英语:top)进行加入数据(英语:push)和输出数据(英语: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(LIFO, Last In First Out)的原理运作。

写一个栈类支持以下操作 用python的LIST保存:

栈的操作

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

    def push(self,item):#添加一个新的元素item到栈顶
        self.__list.append(item)

    def pop(self):#弹出栈顶元素
        return self.__list.pop()

    def peek(self):#返回栈顶元素
        if self.__list:
            return self.__list[-1]
        else:
            return False

    def is_empty(self):#判断栈是否为空
        return self.__list == []

    def size(self):#返回栈的元素个数
        return len(self.__list)


if __name__ == '__main__':
    stack = Stack()
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.push(3)
    stack.push(4)
    print(stack.pop())
    print(stack.pop())
    print(stack.pop())
    print(stack.pop())

队列

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。允许插入的一端为队尾,允许删除的一端为队头。队列不允许在中间部位进行操作!假设队列是q=(a1,a2,……,an),那么a1就是队头元素,而an是队尾元素。这样我们就可以删除时,总是从a1开始,而插入时,总是在队列最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯,排在第一个的优先出列,最后来的当然排在队伍最后。

队列的实现

同栈一样,队列也可以用顺序表或者链表实现。

操作

  • Queue() 创建一个空的队列
  • 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

在队头入队队尾队出队还是队头出队队尾入队,看你个人需求,因为这两种的出队入队总有一个时间复杂度时N一个为1,看你的实际需求,是出队多还是入队多。

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

    def enqueue(self,item): #往队列中添加一个item元素
        self.__list.append(item)
        # self.__list.insert(0,item)
    def dequeue(self):# 从队列头部删除一个元素
        # self.__list.dequeue()
        return self.__list.pop(0)
    def is_empty(self): #判断一个队列是否为空
        return self.__list == []
    def size(self): #返回队列的大小
        return len(self.__list)

if __name__ == '__main__':
    queue = Queue()
    queue.enqueue(1)
    queue.enqueue(2)
    queue.enqueue(3)
    queue.enqueue(4)
    print(queue.dequeue())
    print(queue.dequeue())
    print(queue.dequeue())
    print(queue.dequeue())

双端队列

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,其限定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。

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
  • remove_front() 从队头删除一个item元素
  • remove_rear() 从队尾删除一个item元素
  • is_empty() 判断双端队列是否为空
  • size() 返回队列的大小
class Queue:
    def __init__(self):
        self.__list = []

    def add_front(self,item): #往队列头部添加一个item元素
        self.__list.insert(0,item)

    def add_last(self, item):  # 往队列尾部添加一个item元素
        self.__list.append(item)

    def pop_front(self):
        return self.__list.pop(0)

    def pop_last(self):
        return self.__list.pop(-1)

    def is_empty(self): #判断一个队列是否为空
        return self.__list == []
    def size(self): #返回队列的大小
        return len(self.__list)

if __name__ == '__main__':
    queue = Queue()
    queue.add_front(1)
    queue.add_front(2)
    queue.add_last(4)
    queue.add_last(5)
    queue.add_front(3)
    queue.add_last(6)
    print(queue.pop_front())
    print(queue.pop_last())
    print(queue.pop_front())

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