python数据分析与算法之二 栈和队列

2.1栈(Stack)

• 特性 :后进先出的数据结构

• 常用方法:

  • 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:
      def __init__(self):
          # 实例一个空列表对象
          self.items = []
          
      def isEmpty(self):
          # 判断列表中是否有值，空就返回True
          return self.items == []
      
      def push(self, item):
          # 从列表末尾添加数据
          self.items.append(item)
  ​
      def pop(self):
          # 列表方法pop会返回一个末尾已删除的值
          return self.items.pop()
  ​
      def peek(self):
          # 获取列表数据多少并取得最后一个
          return self.items[len(self.items) - 1]
  ​
      def size(self):
          # 返回列表数据的多少
          return len(self.items)
  ​
  ​
  s = Stack()           # 实例化一个栈
  print(s.isEmpty())    # 还没添加数据为True
  print(s.push(1))      # 没有返回值None
  print(s.pop())        # 返回已删除数据

• 应用:web浏览器的返回按钮的简单模拟

  s = Stack()
  def get_request(url):
      s.push(url)
      
  def showCurrentPage():
      s.pop()
      
  def back():
      print(s.pop())
  ​
  get_request('www.1.com')
  get_request('www.2.com')
  get_request('www.3.com')
  ​
  #显示当前页面
  showCurrentPage()
  ​
  #点击回退按钮
  back()
  back()

2.2队列(Queue)

• 特性 :先进先出

• 常用方法:

  • 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 = []
          
      def enqueue(self):
          self.items.insert(0,item)
          
      def dequeue(self):
          return self.items.pop()
      
      def isEmpty(self):
          return self.items == []
      
      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())

• 应用: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：队头孩子的手里永远要有山芋。

  class Queue():
      def __init__(self):
          self.items = []
      def enqueue(self,item):
          self.items.insert(0,item)
      def dequeue(self):
          return self.items.pop()
      def isEmpty(self):
          return self.items == []
      def size(self):
          return len(self.items)
  ​
  queue = Queue()
  kids = ['A','B','C','D','E','F']
  #将六个孩子添加在队列中,A是队头
  for kid in kids:
      queue.enqueue(kid)
  while queue.size()>1:
      #在7秒之内山芋会传递六次
      for i in range(6):
          kid = queue.dequeue()
          queue.enqueue(kid)
      queue.dequeue()    
  print("获胜者是:", queue.dequeue())
  # E

2.3双端队列(Dequeue)

• 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

• 常用方法:

  • 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 Dequeue():
      def __init__(self):
          self.items = []
          
      def isEmpty(self):
          return self.items == []
      
      def size(self):
          return len(self.items)
      
      def addFront(self,item):
          self.items.append(item)
          
      def addRear(self,item):
          self.items.insert(0,item)
          
      def removeFront(self):
          return self.items.pop()
      
      def removeRear(self):
          return self.items.pop(0)

• 应用: 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。

    def isHuiWen(s):
        ex = True
        q = Dequeue()
        #将字符串的每一个字符添加到双端队列中
        for ch in s:
            q.addFront(ch)
        for i in range(len(s)//2):
            font = q.removeFront()
            rear = q.removeRear()
            if font != rear:
                ex = False
                break
        return ex
        
    print(isHuiWen('addan'))