栈和队列 + Python实战

栈和队列是数据结构中非常常用的数据结构，本篇博客对栈和队列的概念进行简单介绍，并用 Python 代码实现这两种数据结构。

栈

栈（stack），有时候也被称为堆栈，是一种容器，可以存入数据元素、访问元素、删除元素，它的特点在于只能允许容器的一端（称为栈顶端指标，英文：top）进行加入数据（英文：push）和输出数据（英文：pop）的运算。没有了位置概念，保证任何时候可以访问、删除的元素都是此前最后存入的那个元素，确定了一种默认的访问顺序。

由于栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（LIFO，Last In First Out）的原理运作。如图所示：

栈结构的实现

栈可以用顺序表实现，也可以用链表实现。以下的代码实现主要是用顺序表来实现。

栈的操作

stack() : 创建一个新的空栈
push(item) : 添加一个新的元素 item 到栈顶
pop() : 弹出栈顶元素
peek() : 返回栈顶元素
is_empty() : 判断栈是否为空
size() : 返回栈的元素个数

class Stack(object):
	'''栈'''
	def __init__(self):
		self.items = []
	def is_empty(self):
		'''判断是否为空'''
		return self.items == []
	def push(self, item):
		'''加入元素'''
		self.items.append(item)
	def pop(self):
		'''弹出元素'''
		return self.items.pop()
	def peek(self):
		'''返回栈顶元素'''
		return self.items[len(self.items)-1]
	def size(self):
		'''返回栈的大小'''
		return len(self.items)

可以用以下的代码来进行测试。

if __name__ == "__main__":
    stack = Stack()
    stack.push("hello")
    stack.push("world")
    stack.push("26")
    print stack.size()
    print stack.peek()
    print stack.pop()
    print stack.pop()
    print stack.pop()

队列

队列（Queue）是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。

队列是一种先进先出（First In First Out）的线性表，简称 FIFO。允许插入的一端为队尾，允许删除的一端为队头。队列不允许在中间部位进行操作！假设队列是 q = (a1, a2, ...., an)，那么 a1 就是队头元素，而 an 是队尾元素。这样我们就可以删除时，总是从 a1 开始，而插入时，总是在队列最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯，排在第一个的优先出列，最后来的排在队伍的最后。

队列的实现

和栈一样，队列也可以用顺序表或者链表实现。

队列的操作

queue() : 创建一个空的队列
enqueue(item) : 往队列中的添加一个 item 元素
dequeue() : 从队列头部删除一个元素
is_empty() : 判断一个队列是否为空
size() : 返回队列的大小

class Queue(object):
	'''队列'''
	def __init__(self):
		self.items = []
	def is_empty(self):
		return self.items == []
	def enqueue(self, item):
		'''进队列'''
		self.items.insert(0, item)
	def dequeue(self):
		'''出队列'''
		return self.items.pop()
	def size(self):
		'''返回大小'''
		return len(self.items)

可以用以下的代码来进行测试。

if __name__ == "__main__":
    q = Queue()
    q.enqueue("hello")
    q.enqueue("world")
    q.enqueue("26")
    print q.size()
    print q.dequeue()
    print q.dequeue()
    print q.dequeue()