python 双向队列和其他形式的队列

利用 .append 和 .pop 方法，我们可以把列表当作栈或者队列来用（比如，把 .append和 .pop(0) 合起来用，就能模拟栈的“先进先出”的特点）。但是删除列表的第一个元素（抑或是在第一个元素之前添加一个元素）之类的操作是很耗时的，因为这些操作会牵扯到移动列表里的所有元素。

collections.deque 类（双向队列）是一个线程安全、可以快速从两端添加或者删除元素的数据类型。而且如果想要有一种数据类型来存放“最近用到的几个元素”，deque 也是一个很好的选择。这是因为在新建一个双向队列的时候，你可以指定这个队列的大小，如果这个队列满员了，还可以从反向端删除过期的元素，然后在尾端添加新的元素。下面示例中有几个双向队列的典型操作。

# -*- coding: utf-8 -*-
from collections import deque


# maxlen 是一个可选参数，代表这个队列可以容纳的元素的数量，而且一旦设定，这个属性就不能修改了。
dq = deque(range(10), maxlen=10)
print(dq)
# deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], maxlen=10)

# 队列的旋转操作接受一个参数 n，当 n > 0 时，队列的最右边的 n 个元素会被移动到队列的左边。
# 当 n < 0 时，最左边的 n 个元素会被移动到右边。
dq.rotate(3)
print(dq)
# deque([7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], maxlen=10)

dq.rotate(-4)
print(dq)
# deque([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0], maxlen=10)

# 当试图对一个已满（len(d) == d.maxlen）的队列做尾部添加操作的时候，它头部的元
# 素会被删除掉。注意在下一行里，元素 0 被删除了。
dq.appendleft(-1)
print(dq)
# deque([-1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], maxlen=10)

dq.extend([11, 22, 33])  # 在尾部添加 3 个元素的操作会挤掉 -1、1 和 2。
print(dq)
# deque([3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33], maxlen=10)

# extendleft(iter) 方法会把迭代器里的元素逐个添加到双向队列的左边，因此迭代器里的元素会逆序出现在队列里。
dq.extendleft([10, 20, 30, 40])
print(dq)
# deque([40, 30, 20, 10, 3, 4, 5, 6, 7, 8], maxlen=10)

上面总结了列表和双向队列这两个类型的方法（object 类包含的方法除外）。

双向队列实现了大部分列表所拥有的方法，也有一些额外的符合自身设计的方法，比如说popleft 和 rotate。但是为了实现这些方法，双向队列也付出了一些代价，从队列中间删除元素的操作会慢一些，因为它只对在头尾的操作进行了优化。

append 和 popleft 都是原子操作，也就说是 deque 可以在多线程程序中安全地当作先进先出的栈使用，而使用者不需要担心资源锁的问题。

下面 列表和双向队列的方法（不包括由对象实现的方法）

a_list.pop(p) 这个操作只能用于列表，双向队列的这个方法不接收参数

除了 deque 之外，还有些其他的 Python 标准库也有对队列的实现。

• queue
  提供了同步（线程安全）类 Queue、LifoQueue 和 PriorityQueue，不同的线程可以利用这些数据类型来交换信息。这三个类的构造方法都有一个可选参数 maxsize，它接收正整数作为输入值，用来限定队列的大小。但是在满员的时候，这些类不会扔掉旧的元素来腾出位置。相反，如果队列满了，它就会被锁住，直到另外的线程移除了某个元素而腾出了位置。这一特性让这些类很适合用来控制活跃线程的数量。

• multiprocessing
  这个包实现了自己的 Queue，它跟 queue.Queue 类似，是设计给进程间通信用的。同时还有一个专门的multiprocessing.JoinableQueue 类型，可以让任务管理变得更方便。

• asyncio
  Python 3.4 新提供的包，里面有 Queue、LifoQueue、PriorityQueue 和 JoinableQueue，这些类受到 queue 和 multiprocessing 模块的影响，但是为异步编程里的任务管理提供了专门的便利。

• heapq
  跟上面三个模块不同的是，heapq 没有队列类，而是提供了 heappush 和 heappop 方法，让用户可以把可变序列当作堆队列或者优先队列来使用。