栈和队列
栈
特性：先进后出的数据结构
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(网页的网址)。你现在查看网页的地址存储在栈的顶部，你第一个查看网页的地址存储在栈的底部。如果按"返回"按钮，将按相反的顺序浏览刚才的页面。
栈的方法
Stack() 创建一个空的新栈。他不需要参数，返回创建的新栈
push(item)将一个新数据添加到栈的顶部,他需要item参数，并且不返回任何内容
pop() 从栈中删除顶部项，他不需要参数并返回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，返回布尔值
size() 返回栈中item数量。不需要参数，并返回一个整数
python第三方库栈的实现
from pythonds.basic.stack import Stack
s=Stack() #实例化创建一个栈
s.push("11") #向栈顶部放入数据
s.push("22")
s.push("33")
s.push("44")
print(s.size()) #查看栈中有多少个元素
print(s.pop()) #取出栈顶部第一个元素
print(s.peek()) #返回栈顶第一个元素
print(s.isEmpty())#判断栈是否为空
自定义栈的实现
class Stack():
def __init__(self): #使用列表实现栈
self.li=[]
def push(self,item): #向栈顶部放入数据
self.li.append(item)
def pop(self): #取出栈顶部第一个元素
ret=self.li.pop()
return ret
def peek(self): #返回栈顶第一个元素
ret=self.li[-1]
return ret
def size(self): #查看栈中有多少个元素
ret=len(self.li)
return ret
def isEmpty(self): #判断栈是否为空
return self.li==[]
s=Stack()
s.push(1)
s.push("11") #向栈顶部放入数据
s.push("111")
s.push("33")
s.push("44")
print(s.size()) #查看栈中有多少个元素
print(s.pop()) #取出栈顶部第一个元素
print(s.peek()) #返回栈顶第一个元素
print(s.isEmpty())#判断栈是否为空
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
队列的方法
Queue() 创建一个空的新队列。 它不需要参数，并返回一个空队列。
put(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。
get() 从队首移除项。它不需要参数并返回 item。 队列被修改。
empty() 查看队列是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
qsize() 返回队列中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
python第三方库中的队列方法
from queue import Queue
q=Queue() #实例化一个队列
q.put("sss") #向队列里放入一个元素
q.put("aaa")
q.put("ddd")
print(q.get()) #从队列取出第一个元素
print(q.empty()) #判断队列是否为空
print(q.qsize()) #查看队列的长度
自定义队列
class Queue():
def __init__(self): #使用列表完成队列的实现
self.li=[]
def put(self,item): #向队列里放入一个元素
self.li.append(item)
def get(self): #从队列取出第一个元素
return self.li.pop(0)
def empty(self): #判断队列是否为空
return self.li==[]
def qsize(self): #查看队列的长度
return len(self.li)
q=Queue() #实例化一个队列
q.put('11')
q.put('22')
q.put('33')
print(q.get()) #从队列取出第一个元素
print(q.empty()) #判断队列是否为空
print(q.qsize()) #查看队列的长度
双端队列
同队列相比，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
双端队列的方法
append() 在双端队列队尾添加一个元素
appendleft() 在双端队列队首添加一个元素
pop() 删除双端队列队尾的元素
popleft() 删除双端队列队首的元素
reverse() 将双端队列反转(无返回值)
clear() 清空双端队列(无返回值)
python第三方库中的双端队列
from collections import deque
dq=deque(['1','2','3']) #实例化一个双端队列
print(dq) #查看双端队列
dq.append("aa") #在双端队列队尾添加一个元素
print(dq)
dq.appendleft("bb") #在双端队列队首添加一个元素
print(dq)
print(dq.pop()) #删除双端队列队尾的元素
print(dq.popleft()) #删除双端队列队首的元素
dq.reverse() #将双端队列反转(无返回值)
dq.clear() #清空双端队列(无返回值)
print(dq)
自定义双端队列
class Dequeue():
def __init__(self,*args,**kwargs):
if args: #方便用户通过实例化时传值直接创建双端队列
self.li=list(args)
else:
self.li=list(kwargs)
def __str__(self): #打印队列时，返回字符串形式的队列
return str(self.li)
def append(self,item): #在双端队列队尾添加一个元素
self.li.append(item)
def appendleft(self,item): #在双端队列队首添加一个元素
self.li.insert(0,item)
def pop(self): #删除双端队列队尾的元素
return self.li.pop()
def popleft(self): #删除双端队列队首的元素
return self.li.pop(0)
def reverse(self): #将双端队列反转(无返回值)
self.li.reverse()
def clear(self): #清空双端队列(无返回值)
self.li=[]
dq=Dequeue()
dq.append("11") #在双端队列队尾添加一个元素
dq.append("22")
dq.append("33")
print(dq) #查看双端队列
dq.append("aa")
dq.appendleft("bb") #在双端队列队首添加一个元素
print(dq.pop()) #删除双端队列队尾的元素
print(dq.popleft()) #删除双端队列队首的元素
dq.reverse() #将双端队列反转(无返回值)
print(dq)
dq.clear() #清空双端队列(无返回值)
print(dq)
优先级队列
import heapq
#利用heapq实现一个简答的优先级队列
class PriorityQueue:
def __init__(self):
self._queue=[]
self._index=0
def push(self,item,priority):
heapq.heappush(self._queue,(-priority,self._index,item))
self._index+=1
def pop(self):
return heapq.heappop(self._queue)[-1]
class Item:
def __init__(self,name):
self.name=name
def __repr__(self):
return 'Item({!r})'.format(self.name)
if __name__ == '__main__':
q=PriorityQueue()
q.push(Item('foo'),1)
q.push(Item('bar'),5)
q.push(Item('spam'),4)
q.push(Item('grok'),1)
print(q.pop())
print(q.pop())
#具有相同优先级的两个元素，返回的顺序同它们插入到队列时的顺序相同
print(q.pop())
print(q.pop())
线程安全的栈
from queue import LifoQueue #LIFO队列
lifoQueue = LifoQueue()
lifoQueue.put(1)
lifoQueue.put(2)
lifoQueue.put(3)
print('LIFO队列',lifoQueue.queue)
lifoQueue.get() #返回并删除队列尾部元素
lifoQueue.get()
print(lifoQueue.queue)