算法学习第四篇：栈和队列

Posted 2021-02-10 596014054-yangdongsheng

栈

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

栈结构实现

栈可以用顺序表实现，也可以用链表实现

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
pop0弹出栈顶元素
peek0返回栈顶元素
is_empty0判断栈是否为空
size0返回栈的元素个数

具体实现

class Stack(object):
    ‘‘‘栈‘‘‘
    def __init__(self):
        self.__list=[]

    def push(self,item):
        ‘‘‘添加一个新的元素item到栈顶‘‘‘
        self.__list.append(item)

    def pop(self):
        ‘‘‘弹出栈顶元素‘‘‘
        return self.__list.pop()

    def peek(self):
        ‘‘‘返回栈顶元素‘‘‘
        if self.__list:
            return self.__list[-1]
        else:
            return None

    def is_empty(self):
        ‘‘‘判断栈是否为空‘‘‘
        return self.__list ==[]

    def size(self):
        ‘‘‘返回栈的元素的个数‘‘‘
        return len(self.__list)


if __name__ == ‘__main__‘:
    s=Stack()
    s.push(1)
    s.push(2)
    s.push(3)
    s.push(4)
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())

‘‘‘
4
3
2
1
‘‘‘

队列

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=（al，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

　　

具体实现

class Queue(object):
    ‘‘‘队列‘‘‘
    def __init__(self):
        self.__list=[]

    def enqueue(self,item):
        ‘‘‘往队列中添加一个item元素‘‘‘
        self.__list.append(item)
        # self.__list.insert(0,item)

    def dequeue(self):
        ‘‘‘从队列头部删除一个元素‘‘‘
        return self.__list.pop(0)
        # return self.dequeue()()   #这里要注意一下，要看经常使用入队还是出对
        #                             从而选择时间复杂度低的写法

    def is_empty(self):
        ‘‘‘判断一个队列是否为空‘‘‘
        return self.__list ==[]

    def size(self):
        ‘‘‘返回队列的大小‘‘‘
        return len(self.__list)


if __name__ == ‘__main__‘:
    s=Queue()
    s.enqueue(1)
    s.enqueue(2)
    s.enqueue(3)
    s.enqueue(4)
    print(s.dequeue())
    print(s.dequeue())
    print(s.dequeue())
    print(s.dequeue())

‘‘‘
1
2
3
4

‘‘‘

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。

操作

·Deque0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_front0从队头删除一个item元素
·remove_rear0从队尾删除一个item元素
·is_empty0判断双端队列是否为空
·size0返回队列的大小　

具体实现

class Deque(object):
    ‘‘‘双端队列‘‘‘

    def __init__(self):
        self.items = []

    def is_empty(self):
        ‘‘‘判断一个队列是否为空‘‘‘
        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):
        ‘‘‘返回队列的大小‘‘‘
        return len(self.items)


if __name__ == ‘__main__‘:
    deque = Deque()
    deque.add_front(1)
    deque.add_front(2)
    deque.add_front(3)
    deque.add_front(4)

    print(deque.size())
    print(deque.remove_front())
    print(deque.remove_front())

    print(deque.remove_rear())
    print(deque.remove_rear())

‘‘‘
4
4
3
1
2
‘‘‘

小结：

栈和线性表的区别在于，栈注重的是怎么操作数据，线性表注重的是怎么存储数据