数据结构 Python实现

Posted 2020-10-06

参考博客：浅谈算法和数据结构: 一 栈和队列   Python数据结构——栈、队列的实现(一)    Python数据结构——栈、队列的实现(二)    Python数据结构——链表的实现

数据结构

　　定义：简单来说，数据结构就是设计数据以何种方式组织并存储在计算机中。比如：列表、集合与字典等都是一种数据结构。

　　PS:“程序=数据结构+算法”

　　列表：在其他编程语言中称为“数组”，是一种基本的数据结构类型。
　　　　关于：列表的存储问题！

栈：
　　栈(Stack)是一个数据集合，可以理解为只能在一端进行插入或删除操作的列表。
　　栈的特点：后进先出（last-in, first-out）
　　栈的概念：
　　　　栈顶
　　　　栈底
　　栈的基本操作：
　　　　进栈（压栈）：push

　　　　出栈：pop
　　　　取栈顶：gettop

 

利用python简单实现栈操作

class Stack(object):
    def __init__(self):
        self.stack=[]
    def isEmpty(self):
        return self.stack==[]
    def push(self,item):
        self.stack.append(item)
    def pop(self):
        if self.isEmpty():
            raise IndexError,‘pop from empty stack‘
        return self.stack.pop()
    def peek(self):
        return self.stack[-1]
    def size(self):
        return len(self.stack)

栈的应用——括号匹配问题
括号匹配问题：给一个字符串，其中包含小括号、中括号、大括号，求该字符串中的括号是否匹配。
例如：
　　()()[]{} 匹配
　　([{()}]) 匹配
　　[]( 不匹配
　　[(]) 不匹配

def kuohaopipei(exp="{[()]}"):
    stack = []
    for i in exp:
        if i in {‘(‘,‘[‘,‘{‘}:
            stack.append(i)
        if i == ‘)‘:
            if len(stack)>0 and stack[-1] == ‘(‘:
                stack.pop()
            else:
                return False
        if i == ‘]‘:
            if len(stack)>0 and stack[-1] == ‘[‘:
                stack.pop()
            else:
                return False
        if i == ‘}‘:
            if len(stack)>0 and stack[-1] == ‘{‘:
                stack.pop()
            else:
                return False
    if len(stack)==0:
        return True
    else:
        return False


print(kuohaopipei("{()()[(([]{}))]}"))

队列
　　队列(Queue)是一个数据集合，仅允许在列表的一端进行插入，另一端进行删除。
　　　　进行插入的一端称为队尾(rear)，插入动作称为进队或入队
　　　　进行删除的一端称为队头(front)，删除动作称为出队
　　队列的性质：先进先出(First-in, First-out)

　　双向队列：队列的两端都允许进行进队和出队操作。

 

队列实现：
　　使用方法：from collections import deque
　　创建队列：queue = deque(li)
　　进队：append
　　出队：popleft
　　双向队列队首进队：appendleft
　　双向队列队尾进队：pop

队列的实现原理
　　普通队列：
　　　　初步设想：列表+两个下标指针
　　　　创建一个列表和两个变量，front变量指向队首，rear变量指向队尾。初始时，front和rear都为0。
　　　　进队操作：元素写到li[rear]的位置，rear自增1。
　　　　出队操作：返回li[front]的元素，front自减1。

　　环形队列：
　　　　改进方案：将列表首尾逻辑上连接起来。
　　　　环形队列：当队尾指针front == Maxsize + 1时，再前进一个位置就自动到0。
　　　　实现方式：求余数运算
　　　　队首指针前进1：front = (front + 1) % MaxSize
　　　　队尾指针前进1：rear = (rear + 1) % MaxSize
　　　　队空条件：rear == front
　　　　队满条件：(rear + 1) % MaxSize == front