Python数据结构与算法中的队列详解(1)

目录
  • 什么是队列？
  • 构建一个队列
  • 总结

什么是队列？

队列，与栈类似，是有序集合。添加操作发生在 “尾部”，移除操作只发生在 “头部”。新元素只从尾部进入队列，然后一直向前移动到头部，直到成为下一个被移除的元素。​

最新添加的元素必须在队列的尾部等待，在队列中时间最长的元素则排在最前面。这种排序原则被称作FIFO（first-in first-out），即先进先出，也称先到先得。在日常生活中，我们经常排队，这便是最简单的队列例子。进电影院要排队，在超市结账要排队，买咖啡也要排队。好的队列只允许一头进，另一头出，不可能发生插队或者中途离开的情况。​

构建一个队列

如前所述，队列是元素的有序集合，添加操作发生在其尾部，移除操作则发生在头部。队列的操作顺序是 FIFO，它支持以下操作。

  • 创建一个空队列。它不需要参数，且会返回一个空队列。Queue()
  • 在队列的尾部添加一个元素。 它需要一个元素作为参数，不返回任何值。enqueue(item)
  • 从队列的头部移除一个元素。它不需要参数，且会返回一个元素，并修改队列的内容。 dequeue()
  • 检查队列是否为空。它不需要参数， 且会返回一个布尔值。isEmpty()
  • 返回队列中元素的数目。它不需要参数，且会返回一个整数。 size()​

与构建栈一样，我们利用简洁强大的列表来实现队列。​

需要确定列表的哪一端是队列的尾部，哪一端是头部。 我们假设队列的尾部在列表的位置0处。 如此一来，便可以使用 insert 函数向队列的尾部添加新元素。pop 则可用于移除队列头部的元素（列表中的最后一个元素）。这意味着添加操作的时间复杂度是O(n)，移除操作则是O(1)。​

队列实现代码如下：

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []            # 构建空队列
        print("你创建了一个队列")
    def isEmpty(self):
        return self.items ==[]     # 判断是否为空
    def enqueue(self,item):
        self.items.insert(0, item) # 在队列尾部(列表左端)插入元素
        print("你在队列尾部插入了一个%s" % item)
    def dequeue(self):
        print("你在队列头部移除了一个元素")
        return self.items.pop()    # 在队列头部(列表右端)移出元素
    def size(self):
        return len(self.items)     # 队列(列表)长度
    def look(self):
        print(self.items)

下图展示了队列的操作及其返回结果：

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!

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