数据结构与算法——栈和队列

Posted 蓦然1607

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据结构与算法——栈和队列相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


一、栈概述

栈(stack),有些地方称为堆栈,是一种容器,可存入数据元素、访问元素、删除元素,它的特点在于只能允许在容器的一端(称为栈顶端指标,英语:top)进行加入数据(英语:push)和输出数据(英语: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。

数据结构与算法(四)——栈和队列_队列

二、栈结构的实现

栈可以用顺序表实现,也可以用链表实现。

2.1 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

2.2 相关实现

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)

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

三、队列概述

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的(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,最后来的当然排在队伍最后。

数据结构与算法(四)——栈和队列_队列_02

四、队列的实现

同栈一样,队列也可以用顺序表或者链表实现。

4.1 相关操作及实现

  • Queue() 创建一个空的队列
  • enqueue(item) 往队列中添加一个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)

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

五、双端队列

双端队列(deque,全名double-ended queue),是一种具有队列和栈的性质的数据结构。

双端队列中的元素可以从两端弹出,其限定插入和删除操作在表的两端进行。双端队列可以在队列任意一端入队和出队。

数据结构与算法(四)——栈和队列_队列_03

5.1 相关操作及实现

  • Deque() 创建一个空的双端队列
  • add_front(item) 从队头加入一个item元素
  • add_rear(item) 从队尾加入一个item元素
  • remove_front() 从队头删除一个item元素
  • remove_rear() 从队尾删除一个item元素
  • is_empty() 判断双端队列是否为空
  • size() 返回队列的大小
class Deque(object):
"""双端队列"""
def __init__(self):
self.items = []

def is_empty(self):
"""判断队列是否为空"""
return self.items == []

def add_front(self, item):
"""在队头添加元素"""
self.items.insert(0,item)

def add_rear(self, item):
"""在队尾添加元素"""
self.items.append(item)

def remove_front(self):
"""从队头删除元素"""
return self.items.pop(0)

def remove_rear(self):
"""从队尾删除元素"""
return self.items.pop()

def size(self):
"""返回队列大小"""
return len(self.items)

if __name__ == "__main__":
deque = Deque()
deque.add_front(1)
deque.add_front(2)
deque.add_rear(3)
deque.add_rear(4)
print deque.size()
print deque.remove_front()
print deque.remove_front()
print deque.remove_rear()
print deque.remove_rear()

以上是关于数据结构与算法——栈和队列的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java数据结构与算法-栈和队列

表栈和队列

数据结构------栈和队列

数据结构------栈和队列

图解数据结构与算法一文带你玩转栈和队列

图解数据结构与算法一文带你玩转栈和队列