python队列与栈的实现

队列是含有一组对象的容器，支持快速插入和删除的先进先出语义。插入和删除操作有时称为入队（enqueue）和出队（dequeue）。与列表或数组不同，队列通常不允许随机访问所包含的对象。

应用：

队列在算法中有广泛的应用，经常用于解决调度和并行编程问题。在树或图数据结构上进行宽度优先搜索（BFS）是一种简短而美丽的算法，其中就用到了队列。

四种方式实现

• 1 Python 队列 列表——非常慢的队列
• 2 Python 队列 collections.deque——快速和稳健的队列
• 3 Python 队列 queue.Queue——为并行计算提供的锁语义
• 4 Python 队列 multiprocessing.Queue——共享作业队列

1.使用列表实现，不建议，速度很慢，仅适用少量元素

入队

出队

Python 队列 collections.deque【双向队列】——快速和稳健的队列【相比于list实现的队列，deque实现拥有更低的时间和空间复杂度。list实现在出队（pop）和插入（insert）时的空间复杂度大约为O(n)，deque在出队（pop）和入队（append）时的时间复杂度是O(1)。所以deque更有优越性 而且deque既可以表示队列 又可以表示栈 实在是太方便了】

deque类实现了一个双端队列，支持从任一端添加和删除元素。由于deque支持从两端添加和移除元素，因此既可用作队列也可用作栈。

Python的deque对象以双向链表实现。这为插入和删除元素提供了出色且一致的性能，但是随机访问位于栈中间元素的性能很差。

因此，默认情况下collections.deque是Python标准库中不错的队列型数据结构：

Python标准库中包含了四种队列，分别是queue.Queue / asyncio.Queue / multiprocessing.Queue / collections.deque

可见deque是标准库collections中的

这其中最好用的是deque 

以下是deque的基本操作：

from collections import deque
q=deque([1,2,3,4])
#添加
q.append(5)
print(q)
#删除队头
print(q.popleft())
#删除队尾
print(q.pop())

 

from collections import deque
q=deque([1,2,3,4])
#添加
q.append(5)
print(q)
#支持in操作
print('支持in操作',4 in q)
#顺时针旋转
q.rotate(1)
print('顺时针旋转1位',q)

#逆时针旋转
q.rotate(-1)
print('逆时针旋转1位',q)

#index查找
print('index查找',q.index(1))

#insert插入
q.insert(2,9)
print('在index=2插入9',q)

#remove删除
q.remove(3)
print('删除值=3',q)
#反转
q.reverse()
print('反转',q)

如果不需要支持并行处理，那么collections.deque是Python中实现FIFO队列数据结构的最佳选择。collections.deque是非常优秀的队列实现，具备期望的性能特征，并且可以用作栈（LIFO队列）

Python 队列 queue.Queue——为并行计算提供的锁语义

queue.Queue在Python标准库中以同步的方式实现，提供了锁语义来支持多个并发的生产者和消费者。

queue模块包含其他多个实现多生产者/多用户队列的类，这些队列对并行计算很有用。

from queue import Queue

q =Queue()
#添加元素
q.put('1')
q.put('2')
print(q)

#删除元素
print(q.get())

print(q.get())

print(q.empty())

栈实现

1.使用列表实现栈---耗时

python的内置数据结构list可以用来实现栈，用append()向栈顶添加元素, pop() 可以以后进先出的顺序删除元素

>>> stack = []
>>> #append() fuction to push
... #element in list
... 
>>> stack.append('hello')
>>> stack.append('world')
>>> stack.append('!')
>>> print('Initial stack')
Initial stack
>>> print(stack)
['hello', 'world', '!']
>>> #pop() function to pop element
... #from stack in LIFO order
... 
>>> print('\nElement poped from stack')

Element poped from stack

>>> print(stack.pop())
!
>>> print(stack.pop())
world
>>> print(stack.pop())
hello
>>> print('\nStack after all elements are poped')

Stack after all elements are poped
>>> print(stack)
[]

2.使用collections.deque实现栈

python中栈也可以用deque类实现，当我们想要在实现在容器两端更快速地进行append和pop操作时，deque比列表更合适．deque可以提供O(1)时间的append和pop操作，而列表则需要O(n)时间.

from collections import deque
stack=deque()
stack.append('jello')
stack.append('kk')
print(stack)
stack.pop()
print(stack)

3.使用queue module实现栈

Queue模块有LIFO queue，也就是栈结构．用put()和get()操作从Queue中添加和获得数据