Python中的隊列
一、隊列概念
1、隊列是只有一端可以進行插入操作，而另一端可以進行刪除操作的有序線性存儲結構，滿足先進先出的約束。
2、在計算機科學中，隊列是一個集合，其中集合中的實體按順序保存，集合上的主要（或唯一）操作是向后端位置添加實體，稱為入隊，前端位置並刪除實體，稱為出隊。這使得隊列成為先進先出（FIFO）數據結構。在FIFO數據結構中，添加到隊列的第一個元素將是第一個要刪除的元素。這相當於一旦添加新元素，在刪除新元素之前必須刪除之前添加的所有元素的要求。通常偷看或還輸入了前面的操作，返回前面元素的值而不使其出列。隊列是線性數據結構的示例，或者更抽象地是順序集合。
3、隊列提供計算機科學，運輸和運營研究中的服務，其中存儲和保存諸如數據，對象，人或事件的各種實體以便稍后處理。在這些上下文中，隊列執行緩沖區的功能。隊列在計算機程序中很常見，它們被實現為與訪問例程耦合的數據結構，作為抽象數據結構或作為類的面向對象語言。常見的實現是循環緩沖區和鏈表。
- 生活中典型的實例就是排隊，先到的人排在前面，可先得到服務，后到的人排在后面，並且不能插隊。
- 計算機應用中典型的實例就是打印機，先發送的打印任務可以先被執行，之后的都要排隊等候
二、Python實現
1、在 Python 中，和棧一樣，同樣可以用列表作為隊列的底層實現，只需要確定列表的哪一端作為隊列的頭，也即刪除操作端（先進先出），哪一端作為隊列的尾，也即插入操作端（后進后出）。同時，把隊列抽象為類，隊列的先進先出操作實現為類的方法。
2、從理論上講，隊列的一個特征是它沒有特定的容量。無論已包含多少元素，始終可以添加新元素。它也可以是空的，此時在再次添加新元素之前刪除元素是不可能的。
3、隊列的Python實現：
Queue.qsize() 返回隊列的大小
Queue.empty() 如果隊列為空，返回True,反之False
Queue.full() 如果隊列滿了，返回True,反之False，Queue.full 與 maxsize 大小對應
Queue.get()從隊列中移除並返回數據
Queue.get_nowait() 相當於Queue.get(False)，非阻塞方法
Queue.put(item[, block[, timeout]])
將item放入隊列
1.timeout為正整數時，等待超時則拋出Full異常
3.block為False時，有空間可將數據放入隊列，立即拋出Full異常
Queue.task_done() 在完成一項工作之后，Queue.task_done()函數向任務已經完成的隊列發送一個信號。每個get()調用得到一個任務，接下來task_done()調用告訴隊列該任務已經處理完畢。
Queue.join() 實際上意味着等到隊列為空，再執行別的操作【線程阻塞，直到隊列中的所有任務處理完畢】
from Queue import Queue,LifoQueue,PriorityQueue #先進先出隊列 q=Queue(maxsize=5) #后進先出隊列 lq=LifoQueue(maxsize=6) #優先級隊列 pq=PriorityQueue(maxsize=5) for i in range(5): q.put(i) lq.put(i) pq.put(i) print "先進先出隊列：%s;是否為空：%s；多大,%s;是否滿,%s" %(q.queue,q.empty(),q.qsize(),q.full()) print "后進先出隊列：%s;是否為空：%s;多大,%s;是否滿,%s" %(lq.queue,lq.empty(),lq.qsize(),lq.full()) print "優先級隊列：%s;是否為空：%s,多大,%s;是否滿,%s" %(pq.queue,pq.empty(),pq.qsize(),pq.full()) print q.get(),lq.get(),pq.get() print "先進先出隊列：%s;是否為空：%s；多大,%s;是否滿,%s" %(q.queue,q.empty(),q.qsize(),q.full()) print "后進先出隊列：%s;是否為空：%s;多大,%s;是否滿,%s" %(lq.queue,lq.empty(),lq.qsize(),lq.full()) print "優先級隊列：%s;是否為空：%s,多大,%s;是否滿,%s" %(pq.queue,pq.empty(),pq.qsize(),pq.full())
4、python的四種隊列操作
①LILO： 先進先出，只能在尾部插入元素，只能從頭部取出元素
from queue import Queue q = Queue() # 創建隊列對象 q.put(1) # 隊列尾部插入元素 q.put(2) q.put(3) print(q.queue) # 查看隊列中的所有元素 a = q.get() # 返回並刪除隊列頭部元素 print(a) print(q.queue) # 運行結果deque([2,3])
②LIFO：先進后出，類似棧
from queue import LifoQueue lifoQueue = LifoQueue() # 創建對象 lifoQueue.put(1) lifoQueue.put(2) lifoQueue.put(3) print(lifoQueue.queue) lifoQueue.get() # 返回並刪除隊列尾部元素 print(lifoQueue.queue) # 運行結果[1,2]
③優先隊列：隊列元素為元組類型，即(優先級，數據)。
from queue import PrioritQueue as pq pq = pq() # 創建有限隊列 pq.put(1) pq.put(4) pq.put(3) print(pq.queue) # 運行結果[1,3,4] pq.get() # 返回並刪除優先級最低的元素 print(pq.queue) # 運行結果[3,4]
④雙端隊列
>>> from collections import deque #雙端隊列 >>> dequeQueue = deque(['Eric','John','Smith']) >>> print(dequeQueue) deque(['Eric', 'John', 'Smith']) >>> dequeQueue.append('Tom') #在右側插入新元素 >>> dequeQueue.appendleft('Terry') #在左側插入新元素 >>> print(dequeQueue) deque(['Terry', 'Eric', 'John', 'Smith', 'Tom']) >>> dequeQueue.rotate(2) #循環右移2次 >>> print('循環右移2次后的隊列',dequeQueue) 循環右移2次后的隊列 deque(['Smith', 'Tom', 'Terry', 'Eric', 'John']) >>> dequeQueue.popleft() #返回並刪除隊列最左端元素 'Smith' >>> print('刪除最左端元素后的隊列：',dequeQueue) 刪除最左端元素后的隊列： deque(['Tom', 'Terry', 'Eric', 'John']) >>> dequeQueue.pop() #返回並刪除隊列最右端元素 'John' >>> print('刪除最右端元素后的隊列：',dequeQueue) 刪除最右端元素后的隊列： deque(['Tom', 'Terry', 'Eric'])
堆、棧、隊列之間的區別
1、堆是在程序運行時，而不是在程序編譯時，申請某個大小的內存空間。即動態分配內存，對其訪問和對一般內存的訪問沒有區別。
2、棧就是一個桶，后放進去的先拿出來，它下面本來有的東西要等它出來之后才能出來。（后進先出）
3、隊列只能在隊頭做刪除操作,在隊尾做插入操作.而棧只能在棧頂做插入和刪除操作。（先進先出）