栈+队列

栈

• 特性：先进后出的数据结构

• 栈顶，栈尾

• 应用：每个 web 浏览器都有一个返回按钮。当你浏览网页时，这些网页被放置在一个栈中（实际是网页的网址）。你现在查看的网页在顶部，你第一个查看的网页在底部。如果按‘返回’按钮，将按相反的顺序浏览刚才的页面。

• Stack() 创建一个空的新栈。 它不需要参数，并返回一个空栈。

• push(item)将一个新项添加到栈的顶部。它需要 item 做参数并不返回任何内容。

• pop() 从栈中删除顶部项。它不需要参数并返回 item 。栈被修改。

• peek() 从栈返回顶部项，但不会删除它。不需要参数。 不修改栈。

• isEmpty() 测试栈是否为空。不需要参数，并返回布尔值。

• size() 返回栈中的 item 数量。不需要参数，并返回一个整数。

class Stack():

    # 以列表形式表达一个栈
    def __init__(self):
        self.items = []

    # push(item)将一个新项添加到栈的顶部。它需要 item 做参数并不返回任何内容。
    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    # pop() 从栈中删除顶部项。它不需要参数并返回 item 。栈被修改。
    def pop(self):
        return self.items.pop()

    # peek() 从栈返回顶部项，但不会删除它。不需要参数。不修改栈。
    def peek(self):
        return len(self.items) - 1

    # isEmpty() 测试栈是否为空。不需要参数，并返回布尔值。
    def isEmpty(self):
        return self.items == []

    # size() 返回栈中的 item 数量。不需要参数，并返回一个整数。
    def size(self):
        return len(self.items)

stack = Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)

print('栈顶元素下标：',stack.peek())
print(stack.isEmpty())
print('元素个数：',stack.size())
print(stack.pop())
print(stack.pop())
print(stack.pop())

栈顶元素下标： 2
False
元素个数： 3
3
2
1

队列

• 队列：先进先出

• 应用场景：

  • 我们的计算机实验室有 30 台计算机与一台打印机联网。当学生想要打印时，他们的打印任务与正在等待的所有其他打印任务“一致”。第一个进入的任务是先完成。如果你是最后一个，你必须等待你前面的所有其他任务打印

• Queue() 创建一个空的新队列。 它不需要参数，并返回一个空队列。

• enqueue(item) 将新项添加到队尾。 它需要 item 作为参数，并不返回任何内容。

• dequeue() 从队首移除项。它不需要参数并返回 item。 队列被修改。

• isEmpty() 查看队列是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。

• size() 返回队列中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。

class Queue():

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

    # enqueue(item) 将新项添加到队尾。它需要 item 作为参数，并不返回任何内容。
    def enqueue(self, item):
        self.items.insert(0, item)

    # dequeue() 从队首移除项。它不需要参数并返回 item。 队列被修改。
    def dequeue(self):
        self.items.pop()

    # isEmpty() 查看队列是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
    def isEmpty(self):
        return self.items == []

    # size() 返回队列中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
    def size(self):
        return len(self.items)

q = Queue()
q.enqueue(1)
q.enqueue(2)
q.enqueue(3)
print(q.dequeue())
print(q.dequeue())
print(q.dequeue())

1
2
3

• 案例：烫手的山芋
  • 烫手山芋游戏介绍：6个孩子围城一个圈，排列顺序孩子们自己指定。第一个孩子手里有一个烫手的山芋，需要在计时器计时1秒后将山芋传递给下一个孩子，依次类推。规则是，在计时器每计时7秒时，手里有山芋的孩子退出游戏。该游戏直到剩下一个孩子时结束，最后剩下的孩子获胜。请使用队列实现该游戏策略，排在第几个位置最终会获胜。
  • 准则：手里有山芋的孩子永远排在队列的头部

kids = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F']
queue = Queue()
for kid in kids:
    queue.enqueue(kid)
while queue.size() > 1:
    for i in range(6): # 每循环一次，山芋传递一次，手里有山芋的孩子永远在对头位置
        kid = queue.dequeue()
        queue.enqueue(kid)
    queue.dequeue()
print('获胜的选手是：', queue.dequeue())
获胜的选手是：E

双端队列

• 同同列相比，有两个头部和尾部。可以在双端进行数据的插入和删除，提供了单数据结构中栈和队列的特性

创建一个双端队列

• Deque() 创建一个空的新 deque。它不需要参数，并返回空的 deque。
• addFront(item) 将一个新项添加到 deque 的首部。它需要 item 参数 并不返回任何内容。
• addRear(item) 将一个新项添加到 deque 的尾部。它需要 item 参数并不返回任何内容。
• removeFront() 从 deque 中删除首项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
• removeRear() 从 deque 中删除尾项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
• isEmpty() 测试 deque 是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
• size() 返回 deque 中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。

class Deque():

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

    # addFront(item) 将一个新项添加到 deque 的首部。它需要 item 参数 并不返回任何内容。
    def addFront(self, item):
        self.items.insert(0, item)

    # addRear(item) 将一个新项添加到 deque 的尾部。它需要 item 参数并不返回任何内容。
    def addRear(self, item):
        self.items.append(item)

    # removeFront() 从 deque 中删除首项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
    def removeFront(self):
        del self.items[-1]

    # removeRear() 从 deque 中删除尾项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改
    def removeRear(self):
        del self.items[0]

    # isEmpty() 测试 deque 是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
    def isEmpty(self):
        return len(self.items) == []

    # size() 返回 deque 中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
    def size(self):
        return len(self.items)

q = Deque()
q.addFront(1)
q.addFront(2)
q.addFront(3)

print(q.removeRear())
print(q.removeRear())
print(q.removeRear())
3
2
1

• 双端队列应用案例：回文检查
  • 回文是一个字符串，读取首尾相同的字符，例如，radar toot madam。