数据结构--栈和队列
1 栈
-
栈的分析与应用：
-
分析：和栈相关的最有用的想法之一来自对它的观察。假设从一个干净的桌面开始，现在把书一本本叠起来，你在构造一个栈。考虑下移除一本书会发生什么。移除的顺序跟刚刚被放置的顺序相反。栈之所以重要是因为它能反转项的顺序。插入跟删除顺序相反。
-
应用：每个 web 浏览器都有一个返回按钮。当你浏览网页时，这些网页被放置在一个栈中（实际是网页的网址）。你现在查看的网页在顶部，你第一个查看的网页在底部。如果按‘返回’按钮，将按相反的顺序浏览刚才的页面。
-
-
特性：先进后出的数据结构
-
名词: 栈顶，栈尾
-
构造栈:
- Stack() 创建一个空的新栈。 它不需要参数，并返回一个空栈。
- push(item)将一个新项添加到栈的顶部。它需要 item 做参数并不返回任何内容。
- pop() 从栈中删除顶部项。它不需要参数并返回 item 。栈被修改。
- peek() 从栈返回顶部项，但不会删除它。不需要参数。 不修改栈。
- isEmpty() 测试栈是否为空。不需要参数，并返回布尔值。
- size() 返回栈中的 item 数量。不需要参数，并返回一个整数。
class Stack(object): def __init__(self): self.items = [] def push(self,item): self.items.append(item) # 将一个新项添加到栈的顶部 def pop(self): return self.items.pop() # 取出(删除)栈顶元素,栈被修改 def peek(self): return self.items[len(self.items)-1] # 从栈返回顶部项，但不会删除它,不修改栈 def isEmpty(self): return self.items == None # 测试栈是否为空 def size(self): return len(self.items) # 返回栈中的 item 数量
2 队列
-
概念：队列是项的有序结合，其中添加新项的一端称为队尾，移除项的一端称为队首。当一个元素从队尾进入队列时，一直向队首移动，直到它成为下一个需要移除的元素为止。最近添加的元素必须在队尾等待。集合中存活时间最长的元素在队首，这种排序成为 FIFO，先进先出，也被成为先到先得。
- 案例：队列的最简单的例子是我们平时不时会参与的列。排队等待电影，在杂货店的收营台等待，在自助餐厅排队等待（这样我们可以弹出托盘栈）。行为良好的线或队列是有限制的，因为它只有一条路，只有一条出路。不能插队，也不能离开。你只有等待了一定的时间才能到前面。
-
特性：先进先出的数据结构
-
名词: 栈顶，栈尾
-
构造队列
- Queue() 创建一个空的新队列。 它不需要参数，并返回一个空队列。
- enqueue(item) 将新项添加到队尾。 它需要 item 作为参数，并不返回任何内容。
- dequeue() 从队首移除项。它不需要参数并返回 item。 队列被修改。
- isEmpty() 查看队列是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
- size() 返回队列中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
class Queue(object): def __init__(self): self.items = [] def enqueque(self,item): """添加至队尾""" self.items.insert(0,item) def dequeque(self): """移除(查看)队首项,队列被修改""" return self.items.pop() def isEmpty(self): return self.items == [] def size(self): return len(self.items) -
经典案例:烫手的山芋
-
烫手山芋游戏介绍：6个孩子围城一个圈，排列顺序孩子们自己指定。第一个孩子手里有一个烫手的山芋，需要在计时器计时1秒后将山芋传递给下一个孩子，依次类推。规则是，在计时器每计时7秒时，手里有山芋的孩子退出游戏。该游戏直到剩下一个孩子时结束，最后剩下的孩子获胜。请使用队列实现该游戏策略，排在第几个位置最终会获胜。
-
准则：队头孩子的手里永远要有山芋。
queue = Queue() kids = ['A','B','C','D','E','F'] #将六个孩子添加到队列中，A是队头位置的孩子 for kid in kids: queue.enqueue(kid) while queue.size() > 1: # 1s后开始传递山芋 #在7秒之内山芋会被传递6次 for i in range(6): kid = queue.dequeue() queue.enqueue(kid) queue.dequeue() print('获胜者为：',queue.dequeue())
-
3 双端队列
-
概念：deque（也称为双端队列）是与队列类似的项的有序集合。它有两个端部，首部和尾部，并且项在集合中保持不变。
-
同队列相比，有两个头部和尾部。可以在双端进行数据的插入和删除，提供了单数据结构中栈和队列的特性
-
构造双端队列
- Deque() 创建一个空的新 deque。它不需要参数，并返回空的 deque。
- addFront(item) 将一个新项添加到 deque 的首部。它需要 item 参数 并不返回任何内容。
- addRear(item) 将一个新项添加到 deque 的尾部。它需要 item 参数并不返回任何内容。
- removeFront() 从 deque 中删除首项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
- removeRear() 从 deque 中删除尾项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
- isEmpty() 测试 deque 是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
- size() 返回 deque 中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
class Dequeue(): def __init__(self): self.items = [] def isEmpty(self): return self.items == [] def size(self): return len(self.items) def addFront(self,item): self.items.append(item) def addRear(self,item): self.items.insert(0,item) def removeFront(self): return self.items.pop() def removeRear(self): return self.items.pop(0)
