怎么通過Python創建一個棧，如何創建隊列？ *-* Python學數據結構與算法 - 4 - 數據結構

文章目錄

• 棧與隊列
• 棧
• 用Python實現棧
• 瀏覽器中用到的棧
• 隊列
• 雙端隊列
• 擴展

棧與隊列

棧

棧的是一種線性結構，棧存儲數據類似於乒乓球筒中放入或取出乒乓球的過程，遵從先進后出的原則。

棧相比於同樣是線性結構的順序表，關閉了部分接口，提高程序的穩定性。

用Python實現棧

1. Stack()創建一個新的空棧
2. push(item)添加一個新的元素item到棧頂
3. pop()彈出棧頂元素
4. peek()返回棧頂元素
5. is_empty()判斷棧是否為空
6. size()返回棧的元素個數
7. tracel()輸出棧中所以元素

class Stack:
    def __init__(self):
        self.__data = []

    def is_empty(self):
        """判斷棧是否為空"""
        return self.__data == []

    def push(self, data):
        """在棧頂添加元素"""
        self.__data.append(data)

    def pop(self):
        """彈出頂部元素"""
        return self.__data.pop()

    def peek(self):
        """返回棧頂元素"""
        # 先判斷是否為空
        if self.is_empty():
            return
        else:
            return self.__data[-1]

    def size(self):
        """判斷長度"""
        return len(self.__data)

    def travel(self):
        """遍歷所有元素"""
        self.__data = self.__data[::-1]
        for i in self.__data:
            print(i)


if __name__ == '__main__':
    a = Stack()
    print(a.is_empty())
    a.push(0)
    a.push(1)
    a.push(2)
    a.push(3)
    a.travel()

使用Python中的列表，我們可以輕松的創建一個棧，棧在程序中用處是較多的一種結構，我們瀏覽器的前進后推中就用到了棧

瀏覽器中用到的棧

當我們沒次訪問一個新頁面，瀏覽器就會已棧的結構記下一條我們的瀏覽記錄。之后如果我們需要返回，瀏覽器就會輸出棧頂數據，也就是我們最后訪問的那個頁面。並同時將棧頂元素存檔在另一個棧中，一共后續前進使用。

if __name__ == '__main__':
    prev = Stack()
    next = Stack()
    i = 1
    while True:
        print('按1為點擊新頁面，2為返回，3為前進')
        a = int(input('請輸入數字: '))
        if a == 1:
            prev.push(f'第{i}個頁面')
            print(f'當前在{prev.peek()}')
            i += 1
        elif a == 2:
            if prev.is_empty():
                print('不存在上個頁面')
            elif prev.size() == 1:
                print('首頁無法返回')
            else:
                next.push(prev.pop())
                print(f'當前在{prev.peek()}')
        elif a == 3:
            if next.is_empty():
                print('不存在下個頁面')
            else:
                prev.push(next.pop())
                print(f'當前在{prev.peek()}')

隊列

隊列遵循的是后出原則，隊列和棧都是受限制的線性表結構，隊列相較於棧更好理解，因為平時我們都或多或少經歷過排隊。而且隊列的使用也相當多，比如說並發隊列，循環隊列，阻塞隊列，在系統底層、框架、中間件的開發中，起着關鍵性作用。

## 用Python實現隊列

class Queue:
    def __init__(self):
        self.__data = []

    def enqueue(self, data):
        """往隊列頭中添加一個新元素"""
        self.__data.insert(0, data)

    def travel(self):
        """遍歷所有元素"""
        for i in self.__data:
            print(i, end='')
        print('')

    def dequeue(self):
        """從隊列尾刪除一個元素"""
        self.__data.pop()

    def is_empty(self):
        """判斷隊列是否為空"""
        return self.__data == []

    def size(self):
        """返回隊列的元素個數"""
        return len(self.__data)

隊列和棧在代碼是現實上非常相似，都可以算是一種受到限制的順序表

雙端隊列

雙端隊列可在隊列任意一側出隊入隊。

雙端隊列只需加入對頭的出隊和隊尾入隊的方式即可

    def appqueue(self, data):
        """在隊尾添加新元素"""
        self.__data.append(data)

    def delqueue(self):
        """刪除對頭元素"""
        self.__data.pop(0)

擴展

我們發現棧和隊列中有大量相同的方法，我們可以使用繼承和封裝來優化代碼

# 利用繼承寫棧與隊列
class Repeat:
    def __init__(self):
        self.__data = []

    def is_empty(self):
        """判斷是否為空"""
        return self.__data == []

    def push(self, data):
        """頭部添加元素"""
        self.__data.insert(0, data)

    def travel(self):
        """遍歷所有元素"""
        for i in self.__data:
            print(i)
        print('')

    def size(self):
        """返回隊列的元素個數"""
        return len(self.__data)

    @property
    def data(self):
        return self.__data

    @data.setter
    def data(self, n):
        self.__data = n


class Stack(Repeat):
    def pop(self):
        """彈出頂部元素"""
        return self.data.pop(0)

    def peek(self):
        """返回棧頂元素"""
        # 先判斷是否為空
        if self.is_empty():
            return False
        else:
            return self.data[0]


class Queue(Repeat):
    def pop(self):
        """隊尾元素出隊"""
        return self.data.pop()