栈和队列

1. 栈1.1 定义1.2 栈结构实现1.2.1 栈的操作1.2.3 测试 2. 单端队列2.1 实现2.1.1 操作2.2.2 测试 3. 双端队列3.1 操作3.2 实现

1. 栈

1.1 定义

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。

1.2 栈结构实现

栈可以用顺序表实现，也可以用链表实现。

1.2.1 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(object): """栈""" 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 None def is_empty(self): """判断栈是否为空""" return self.__list == [] # return not self.__list def size(self): """返回栈的元素个数""" return len(self.__list)

1.2.3 测试

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

2. 单端队列

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。

2.1 实现

同栈一样，队列也可以用顺序表或者链表实现。

2.1.1 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

class Queue(object): """队列""" def __init__(self): self.items = [] def is_empty(self): return self.items == [] def enqueue(self, item): """进队列""" self.items.insert(0,item) def dequeue(self): """出队列""" return self.items.pop() def size(self): """返回大小""" return len(self.items)

2.2.2 测试

if __name__ == "__main__": q = Queue() q.enqueue("hello") q.enqueue("world") q.enqueue("itcast") print (q.size()) print (q.dequeue()) print (q.dequeue()) print (q.dequeue())

3. 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。

3.1 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

3.2 实现

class Deque(object): """双端队列""" def __init__(self): self.items = [] def is_empty(self): """判断队列是否为空""" return self.items == [] def add_front(self, item): """在队头添加元素""" self.items.insert(0,item) def add_rear(self, item): """在队尾添加元素""" self.items.append(item) def remove_front(self): """从队头删除元素""" return self.items.pop(0) def remove_rear(self): """从队尾删除元素""" return self.items.pop() def size(self): """返回队列大小""" return len(self.items) if __name__ == "__main__": deque = Deque() deque.add_front(1) deque.add_front(2) deque.add_rear(3) deque.add_rear(4) print deque.size() print deque.remove_front() print deque.remove_front() print deque.remove_rear() print deque.remove_rear()