数据结构之栈和队列

Num01–>栈的定义

    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。如下图所示：（类比水杯中的水）

采用Python语言来模拟栈的实现

#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-# @Author  : xiaokeclass StackTest(object):    """栈"""    def __init__(self):        self.items = []    def is_empty(self):        """判断是否为空"""        return self.items == []    def push(self, item):        """加入元素"""        self.items.append(item)    def pop(self):        """弹出元素"""        return self.items.pop()    def peek(self):        """返回栈顶元素,也就是最后一个加入栈的元素"""        return self.items[len(self.items) - 1]    def size(self):        """返回栈的大小"""        return len(self.items)    def travel(self):        """遍历栈中元素"""        if 0 != len(self.items):            print("栈中元素有：")            for item in self.items:                print(item, end=" ")        print(" ")if __name__ == "__main__":    stack = StackTest()    stack.push("hello")    stack.push("world")    stack.push("python")    print("栈中元素个数：%d" % stack.size())    stack.travel()    print("返回栈顶元素：%s" % stack.peek())    print("删除栈顶元素：%s" % stack.pop())    print("删除栈顶元素：%s" % stack.pop())    print("删除栈顶元素：%s" % stack.pop())# 结果如下：# 栈中元素个数：3# 栈中元素有：# hello world python  # 返回栈顶元素：python# 删除栈顶元素：python# 删除栈顶元素：world# 删除栈顶元素：hello

Num02–>单端队列的定义

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。看下图所示：（类比排队）

采用Python语言来模拟单端队列的实现

#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-# @Author  : xiaokeclass SingleQueue(object):    """单端队列"""    def __init__(self):        self.items = []    def is_empty(self):        return self.items == []    def enqueue(self, item):        """头部进队列"""        self.items.insert(0, item)    def dequeue(self):        """尾部出队列"""        return self.items.pop()    def size(self):        """返回大小"""        return len(self.items)    def travel(self):        """遍历队列中元素"""        if 0 != len(self.items):            print("单端队列中元素有：")            for item in self.items:                print(item, end=" ")        print(" ")if __name__ == "__main__":    q = SingleQueue()    q.enqueue("第一：hello")    q.enqueue("第二：world")    q.enqueue("第三：python")    print("单端队列元素个数：%s" % q.size())    q.travel()    print("单端队列中尾部出元素：%s" % q.dequeue())    print("单端队列中尾部出元素：%s" % q.dequeue())    print("单端队列中尾部出元素：%s" % q.dequeue())# 结果如下：# 单端队列元素个数：3# 单端队列中元素有：# 第三：python 第二：world 第一：hello  # 单端队列中尾部出元素：第一：hello# 单端队列中尾部出元素：第二：world# 单端队列中尾部出元素：第三：python

Num03–>双端队列的定义

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。如下图所示：

采用Python语言模拟双端队列的实现

#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-# @Author  : xiaokeclass DoubleQueue(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)    def travel(self):        """遍历双端队列中元素"""        if 0 != len(self.items):            print("双端队列中元素有：")            for item in self.items:                print(item, end=" ")        print(" ")if __name__ == "__main__":    deque = DoubleQueue()    deque.add_front(2)    deque.add_front(1)    deque.add_rear(3)    deque.add_rear(4)    print("双端队列元素个数：%s" % deque.size())    deque.travel()    print("双端队列中头部删除元素：%s" % deque.remove_front())    print("双端队列中头部删除元素：%s" % deque.remove_front())    print("双端队列中尾部删除元素：%s" % deque.remove_rear())    print("双端队列中尾部删除元素：%s" % deque.remove_rear())# 结果如下：# 双端队列元素个数：4# 双端队列中元素有：# 1 2 3 4  # 双端队列中头部删除元素：1# 双端队列中头部删除元素：2# 双端队列中尾部删除元素：4# 双端队列中尾部删除元素：3