站和队列的基本使用
栈
栈是一个有序集合,其中添加和删除元素都是发生在同一端,通常称作发生操作的这一端为顶部,对应的端为底部
例子说明:一个桶里面装很多东西,后放进里面的,先拿出来(也叫后进先出LIFO)
栈是一种操作受限的线性表只允许从一端插入和删除数据。栈有两种存储方式,即线性存储(顺序栈)和链表存储(链栈)。栈的一个最重要的特征就是栈的插入和删除只能在栈顶进行,所以每次删除的元素都是最后进栈的元素,故栈也被称为后进先出(LIFO)表。每个栈都有一个栈顶指针,它初始值为-1,且总是指向最后一个入栈的元素,栈有两种处理方式,即进栈(push)和出栈(pop),因为在进栈只需要移动一个变量存储空间,所以它的时间复杂度为O(1),但是对于出栈分两种情况,栈未满时,时间复杂度也为O(1),但是当栈满时,需要重新分配内存,并移动栈内所有数据,所以此时的时间复杂度为O(n)。以下举例栈结构的两种实现方式,线性存储和链接存储。
链接:https://leetcode-cn.com/circle/article/reZuvD/
代码实现测试 把十进制转换二进制
13 的 二进制为 1101
13 % 2 商6 余1
6 % 2 商3 余0 当商为0 的时候就停止 结果为1101 所以使用栈实现
3 % 2 商1 余1
1 % 2 商0 余1
class MyStack: def __init__(self): self.s=[] def push(self,x:int)-> None: self.s.append(x) def pop(self)->int: return self.s.pop() def size(self)->int: return len(self.s) def empty(self)->bool: return self.s==[] def transform(num:int)->str: stack1=MyStack() # 实例化对象 while num!=0: remain=num % 2 # 取出余数 num=int(num/2) # 取出商 stack1.push(remain) # 把余数添加至列表 s='' while not stack1.empty(): # 如果列表不为空的话就取出最后一个值进行拼接 s+=str(stack1.pop()) return s print(transform(13))
队列
像栈一样,队列(queue)也是一种线性表,它的特性是先进先出,插入在一端,删除在另一端。就像排队一样,刚来的人入队(push)要排在队尾(rear),每次出队(pop)的都是队首(front)的人。如图1,描述了一个队列模型。
队列(Queue)与栈一样,是一种线性存储结构,它具有如下特点:
- 队列中的数据元素遵循“先进先出”(First In First Out)的原则,简称FIFO结构。
- 在队尾添加元素,在队头删除元素。
1.2 队列的相关概念
队列的相关概念:
- 队头与队尾: 允许元素插入的一端称为队尾,允许元素删除的一端称为队头。
- 入队:队列的插入操作。
- 出队:队列的删除操作。
例如我们有一个存储整型元素的队列,我们依次入队:{1,2,3}
添加元素时,元素只能从队尾一端进入队列,也即是2只能跟在1后面,3只能跟在2后面。
如果队列中的元素要出队:
1.3 队列的操作
队列通常提供的操作:
- 入队: 通常命名为push()
- 出队: 通常命名为pop()
- 求队列中元素个数
- 判断队列是否为空
- 获取队首元素
1.4 队列的存储结构
队列与栈一样是一种线性结构,因此以常见的线性表如数组、链表作为底层的数据结构。
本文中,我们以数组、链表为底层数据结构构建队列。
2.基于数组的循环队列实现
以数组作为底层数据结构时,一般讲队列实现为循环队列。这是因为队列在顺序存储上的不足:每次从数组头部删除元素(出队)后,需要将头部以后的所有元素往前移动一个位置,这是一个时间复杂度为O(n)的操作:
可能有人说,把队首标志往后移动不就不用移动元素了吗?的确,但那样会造成数组空间的“流失”。
我们希望队列的插入与删除操作都是O(1)的时间复杂度,同时不会造成数组空间的浪费,我们应该使用循环队列。
所谓的循环队列,可以把数组看出一个首尾相连的圆环,删除元素时将队首标志往后移动,添加元素时若数组尾部已经没有空间,则考虑数组头部的空间是否空闲,如果是,则在数组头部进行插入。
python 代码
# 队列 class MyQueue: # 初始化方法 / 模板方法 def __init__(self): self.s=[] # 初始化 空队列 # 新语法 声明类型 def push(self,x:int) -> None: # 入队 self.s.append(x) def pop(self) -> int: # 出队 return self.s.pop(0) # 先进先出 def empty(self) -> bool: # 判断列表是否为空 print(self.s,'列表数据') return not bool(self.s) def senf(self,x:int) -> 666666: print('发送笑死',) return 1 myq=MyQueue() # 实例化 myq.push(5) print(myq.pop()) print(myq.empty()) # true 代表没有数据