数据结构与算法 -- 栈与队列

本文主要是介绍数据结构与算法 -- 栈与队列，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

目录

• 前言
• 一、栈与队列的概念
• • 栈
  • 队列 -- 树
• 二、栈的实现
• 三、队列的实现
• 四、双端队列
• • 1. 概念
  • 2. 操作
  • 3. 实现

关注栈与队列的操作，不关注它的存放。
线性表（顺序表与链表）描述的是数据的存放。
栈和队列描述的操作。
栈和队列是对顺序表和链表的二次开发！

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。

栈的特点：后进先出
栈会应用到链表，什么时候用栈？
1*（2+3） 这个解析 可以用栈的方式解析。

队列 – 树

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。

可以

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(压栈)
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

这里使用的顺序表的list来存放数据。
stack.py

class Stack(object):
    """栈"""
    def __init__(self):  # 有 
         self.__list= []  # 私有

    def push(self, item):
        """添加一个新的元素item到栈顶"""
        # 使用顺序表的尾部添加/删除，时间复杂度O(1)
        # 如果用链表的话，在链表的头部添加/删除，时间复杂度O(1)
        self.__list.append(item)
		# 使用顺序表的头部添加/删除，时间复杂度O(n)
		# 如果用链表的话，在链表的尾部添加/删除，时间复杂度O(n)
        # self.__list.insert(0, 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):
        """判断是否为空"""
        return self.__list == []
        
    def size(self):
        """返回栈的大小"""
        return len(self.__list)

if __name__ == "__main__":
    stack = Stack()  # 构造栈的对象
    stack.push("hello")
    stack.push("world")
    stack.push("itcast")
    print stack.size()
    print stack.peek()
    print stack.pop()
    print stack.pop()
    print stack.pop()

同栈一样，队列也可以用顺序表或者链表实现。
队列是两端操作，一端进，一端出。
取数据那一端是队头，添加得一端是队尾。

操作
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

Queue.py

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

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

    def dequeue(self):
        """出队列：从队列头部删除一个元素"""
        return self.__list.pop()
        # return self.__list.pop(0)

    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__":
    q = Queue()
    q.enqueue("hello")
    q.enqueue("world")
    q.enqueue("itcast")
    print q.size()
    print q.dequeue()
    print q.dequeue()
    print q.dequeue()

1. 概念

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。

从单端可以看出一个栈，双端队列就相当于两个栈的栈底拼接。

2. 操作

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
pop_front() 从队头删除一个item元素
pop_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

3. 实现

class Deque(object):
    """双端队列"""
    def __init__(self):
        self.__list = []

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

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

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

    def pop_rear(self):
        """从队尾删除元素"""
        return self.__list.pop()

    def is_empty(self):
        """判断队列是否为空"""
        return self.__list == []
        
    def size(self):
        """返回队列大小"""
        return len(self.__list)


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.pop_front())
    print(deque.pop_front())
    print(deque.pop_rear())
    print(deque.pop_rear())

这篇关于数据结构与算法 -- 栈与队列的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！