Python中queue雙端隊列模塊的簡介

這篇文章主要介紹Python中queue雙端隊列模塊的簡介，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

在“數據結構”課程中最常講授的數據結構有棧、隊列、雙端隊列。

棧是一種特殊的線性表，它只允許在一端進行插入、刪除操作，這一端被稱為棧頂（top），另一端則被稱為棧底（bottom）。

從棧頂插入一個元素被稱為進棧，將一個元素插入棧頂被稱為“壓入棧”，對應的英文說法為 push；相應地，從棧頂刪除一個元素被稱為出棧，將一個元素從棧頂刪除被稱為“彈出棧”，對應的英文說法為 pop。

對于棧而言，最先入棧的元素位于棧底，只有等到上面所有元素都出棧之后，棧底的元素才能出棧。因此棧是一種后進先出（LIFO）的線性表。如圖 1 所示為棧的操作示意圖。

隊列也是一種特殊的線性表，它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，在表的后端（rear）進行插入操作。進行插入操作的端被稱為隊尾，進行刪除操作的端被稱為隊頭。

對于一個隊列來說，每個元素總是從隊列的 rear 端進入隊列的，然后等待該元素之前的所有元素都出隊之后，當前元素才能出隊。因此，隊列是一種先進先出（FIFO）的線性表。隊列示意圖如圖 2 所示。

雙端隊列（即此處介紹的 deque）代表一種特殊的隊列，它可以在兩端同時進行插入、刪除操作，如圖 3 所示。

對于一個雙端隊列來說，它可以從兩端分別進行插入、刪除操作，如果程序將所有的插入、刪除操作都固定在一端進行，那么這個雙端隊列就變成了棧；如果固定在一端只添加元素，在另一端只刪除元素，那么它就變成了隊列。因此，deque 既可被當成隊列使用，也可被當成棧使用。

deque 位于 collections 包下，在交互式解釋器中先導入 collections 包，然后輸入 [e for e in dir(collections.deque) if not e.startswith('_')] 命令來查看 deque 的全部方法，可以看到如下輸出結果：

>>> from collections import deque
>>> [e for e in dir(deque) if not e.startswith('_')]
['append', 'appendleft', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'extendleft', 'index', 'insert', 'maxlen', 'pop', 'popleft', 'remove', 'reverse', 'rotate']

從上面的方法可以看出，deque 的方法基本都有兩個版本，這就體現了它作為雙端隊列的特征。deque 的左邊（left）就相當于它的隊列頭（front），右邊（right）就相當于它的隊列尾（rear）：

append 和 appendleft：在 deque 的右邊或左邊添加元素，也就是默認在隊列尾添加元素。

pop 和 popleft：在 deque 的右邊或左邊彈出元素，也就是默認在隊列尾彈出元素。

extend 和 extendleft：在 deque 的右邊或左邊添加多個元素，也就是默認在隊列尾添加多個元素。

deque 中的 clear() 方法用于清空隊列：insert() 方法則是線性表的方法，用于在指定位置插入元素。

假如程序要把 deque 當成棧使用，則意味著只在一端添加、刪除元素，因此調用 append 和 pop 方法即可。例如如下程序：

從上面的方法可以看出，deque 的方法基本都有兩個版本，這就體現了它作為雙端隊列的特征。deque 的左邊（left）就相當于它的隊列頭（front），右邊（right）就相當于它的隊列尾（rear）：

append 和 appendleft：在 deque 的右邊或左邊添加元素，也就是默認在隊列尾添加元素。

pop 和 popleft：在 deque 的右邊或左邊彈出元素，也就是默認在隊列尾彈出元素。

extend 和 extendleft：在 deque 的右邊或左邊添加多個元素，也就是默認在隊列尾添加多個元素。

deque 中的 clear() 方法用于清空隊列：insert() 方法則是線性表的方法，用于在指定位置插入元素。

假如程序要把 deque 當成棧使用，則意味著只在一端添加、刪除元素，因此調用 append 和 pop 方法即可。例如如下程序：

from collections import deque
stack = deque(('Kotlin', 'Python'))
# 元素入棧
stack.append('Erlang')
stack.append('Swift')
print('stack中的元素：' , stack)
# 元素出棧，后添加的元素先出棧
print(stack.pop())
print(stack.pop())
print(stack)

運行上面程序，可以看到如下運行結果：

stack中的元素： deque(['Kotlin', 'Python', 'Erlang', 'Swift'])
Swift
Erlang
deque(['Kotlin', 'Python'])

從上面的運行結果可以看出，程序最后入棧的元素“Swift”最先出棧，這體現了棧的 LIFO 的特征。
假如程序要把 deque 當成隊列使用，則意味著一端只用來添加元素，另一端只用來刪除元素，因此調用 append、popleft 方法即可。例如如下程序：

from collections import deque
q = deque(('Kotlin', 'Python'))
# 元素加入隊列
q.append('Erlang')
q.append('Swift')
print('q中的元素：' , q)
# 元素出隊列，先添加的元素先出隊列
print(q.popleft())
print(q.popleft())
print(q)

運行上面程序，可以看到如下運行結果：

q中的元素： deque(['Kotlin', 'Python', 'Erlang', 'Swift'])
Kotlin
Python
deque(['Erlang', 'Swift'])

從上面的運行結果可以看出，程序先添加的元素“Katlin”最先出隊列，這體現了隊列的 FIFO 的特征。

此外，deque 還有一個 rotate() 方法，該方法的作用是將隊列的隊尾元素移動到隊頭，使之首尾相連。例如如下程序：

from collections import deque
q = deque(range(5))
print('q中的元素：' , q)
# 執行旋轉，使之首尾相連
q.rotate()
print('q中的元素：' , q)
# 再次執行旋轉，使之首尾相連
q.rotate()
print('q中的元素：' , q)

運行上面程序，可以看到如下輸出結果：

q中的元素： deque([0, 1, 2, 3, 4])
q中的元素： deque([4, 0, 1, 2, 3])
q中的元素： deque([3, 4, 0, 1, 2])

從上面的輸出結果來看，每次執行 rotate() 方法，deque 的隊尾元素都會被移到隊頭，這樣就形成了首尾相連的效果。

以上是Python中queue雙端隊列模塊的簡介的所有內容，感謝各位的閱讀！希望分享的內容對大家有幫助，更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！