队列

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队列

栈是一种基于先进先出（FIFO）策略的集合类型，队列是日常现象的排队模型，进入队列的元素维持它们的原有顺序，并按照此顺序移出队列。

队列的基本操作

由此可以定义队列的基本操作：

void enqueue(Item item)
Item dequeue()
boolean isEmpty()
int size()

以上就是队列支持的所有操作，这是一个严格的接口说明书，没有额外的多余操作，这是一个良好的习惯，仅提供必需的接口，简洁而清晰（有些语言的库函数提供了Queue功能，但是却提供了额外的操作，比如可以在顶和底添加和删除元素）。

队列的实现

依照上述的接口说明书，我们可以通过各种结构来实现队列，最容易想到的就是上篇文章提到的线性存储结构，数组和链表。

数组实现

构造固定容量的一个数组，记录队列的最大容量，并且维护两个指针first和last，用于记录队列头和队列尾，同时记录一个计数器n，记录当前队列中的元素个数。每次在数组的尾部进行添加元素则移动last指针，增加计数器；从队列头部取出元素则移动first指针，减少计数器。当last或者first移动到数组尾部则回绕到数组头部。当该队列固定容量数组达到上限，即数组已满，需要扩展数组容量（比如容量翻倍），把原来数据全部搬家到新数组，后续使用新数组继续操作。随着数据的dequeue出队列，数据越来越少，数组空闲了很多空间，因此需要处理此种情况，当数据占用比例小于一定的数值，则需要重新申请一个小空间的数组，把数据搬家到此数组，把原来的大数组空间释放。

链表实现

使用前面文章描述的双循环链表，可以方便的实现队列所支持的操作。

初始状态，构造一个双循环链表，仅包含头节点。

void enqueue(Item item)
从双循环链表的尾部添加节点。
Item dequeue()
从双循环链表的头部删除节点。
boolean isEmpty()
判断头结点是否指向头结点。
int size()
内部维护一个计数器，当enqueue时增加1，当dequeue时，减小1。

依靠双循环链表的通用结构，方便的实现队列，时间和空间复杂度为O（1），简洁而高效。

队列的应用

队列是一种常用的结构，如计算机科学中的生产者消费者问题，生产者生产数据放入队列尾部，消费者从队列头部取出数据处理。

源码参考

class LinkQueue(object):
    '''使用双循环链表实现队列'''
    def __init__(self):
        self.__N = 0
        self.__dlink = DoubleCircleList()

    def enqueue(self, v):
        self.__dlink.add_tail(v)
        self.__N += 1

    def dequeue(self):
        if self.isEmpty():
            raise Exception, "queue is empty when dequeue"
        node = self.__dlink.del_head()
        self.__N -= 1
        return node.v

    def peek(self):
        if self.isEmpty() == 0:
            raise Exception, "queue is empty when peek"
        return self.__dlink.get_head().v

    def isEmpty(self):
        return self.__N == 0

    def size(self):
        return self.__N

    def iterator(self):
        return self.__dlink.iterator()