使用python实现队列(python)

        队列(Queue)是一系列有顺序的元素的集合，新元素的加入在队列的一端，这一端叫做“队尾” (rear)，已有元素的移除发生在队列的另一端，叫做“队首”（front）。当一个元素被加入到队列之 后，它就从队尾开始向队首前进，直到它成为下一个即将被移出队列的元素。最新被加入的元素必须处于队尾，在队列停留最长时间的元素处于队首。这种原则有时候叫做 “先进先出(FIFO)。

        本文中，我们使用python实现队列这个数据结构，接续上文所说的列表的特性，我们将使用列表作为队列的主体部分。

        因此，我们借助类来实现，初始化为一个空的列表作为队列的主体，并将这个列表的前端作为列的前端，列表的后端作为列的后端。类的定义以及初始化如下：

  

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

那么对于队列的 入队(enqueue)和出队( dequeue)和获取队伍长度(getlength)，根据列表的append函数和pop函数实现，代码如下：

    def enqueue(self, val):
        return self.items.append(val)
    
    def dequeue(self):
        return self.items.pop(0)
    
    def getlength(self):
        return len(self.items)

这里有读者可能会有疑问，为什么不使用动态方法，根据经验，动态列表较静态列表的优势和提升并不是很大，除了某些特定场景下会有要求使用到以外，使用场景不是很广，而且静态队列可以满足大部分的要求，并且静态队列简单易学易记，因此掌握静态队列已经可以满足大部分题目的应用场景。 

        完成代码如下：

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []
    
    def enqueue(self, val):
        return self.items.append(val)
    
    def dequeue(self):
        return self.items.pop(0)
    
    def getlength(self):
        return len(self.items)

        在学习完以上的内容之后，我们来实战一番，这里引入一个经典的队列例题：热土豆游戏问题。

        在这个游戏中，6个孩子围成一个圆圈并以最快的速度接连传递物品，并在游戏的一个特定时刻停止传递，这时手中拿着物 品的小孩就离开圆圈，游戏进行至只剩下一个小孩。

        假设我们选择7作为一个循环次数，也就是说，圈中第七个拿到土豆的孩子出圈，一直如此循环下去。在这个问题当中，我们可以发现，这六个小孩可以先排成一列，然后首尾相连以此围成一个圈，也就是一个首尾相接的队列，我们将这种队列叫做循环队列。

        在这个问题中，我们使用静态队列来实现这个问题， 在实现的过程中，也可以充分体会到列表操作函数中append和pop函数的便利性。

        首先，根据题目要求，我们需要实现：出队、入队、获取队伍长度，代码由上，这里不再赘述，然后，根据题目要求实现循环传递土豆的过程，这里为了方便理解，我们假设土豆一直在队列中的第一个位置，也就是说：假设土豆位置不变而不断改变6个小朋友的位置，使其不断地出队入队一直到以此循环结束，出队一位小朋友，之后一直重复这个操作知到队伍中只剩下最后1位小朋友为止，循环结束。

        根据上述内容，实现的代码如下：

def hotPotatoes(namelist,nums):
    # 初始化队列
    queue = Queue()
    # 将小朋友排成一队
    for name in namelist:
        queue.enqueue(name)
    # 开始循环传递土豆
    while queue.size() > 1:
        for i in range(nums):
            queue.enqueue(queue.dequeue())
    # 一次传递结束，队首的小朋友手中有土豆，直接出队
        queue.dequeue()
    # 循环结束，直接返回最后一个小朋友
    return queue.dequeue()

这里我们假设有6个小朋友，传递七次后手中有土豆的小朋友出列，则实验部分代码如下：

print(hotPotato(["Bill","David","Susan","Jane","Kent","Brad"],7))

完整的代码如下：

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []
    
    def enqueue(self,val):
        return self.items.append(val)
    
    def dequeue(self):
        return self.items.pop(0)
    
    def size(self):
        return len(self.items)


def hotPotatoes(namelist,nums):
    queue = Queue()
    for name in namelist:
        queue.enqueue(name)
    while queue.size() > 1:
        for i in range(nums):
            queue.enqueue(queue.dequeue())
        queue.dequeue()
    return queue.dequeue()


print(hotPotato(["Bill","David","Susan","Jane","Kent","Brad"],7))

最终的输出结果：

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