【数据结构】队列和栈 Python 实现

队列和栈都是一种特殊的线性表，所以也各有顺序表和链表两种表示方法。

• 队列是先进先出，链表要优于顺序表，毕竟如果是顺序表的话，要不停地修改地址。应用主要包括银行业务模型，生产模型。
• 栈是后进先出。其表示方法我认为顺序表要优于链表。应用主要有数制转换，括号匹配，行编辑程序，迷宫求解，表达式求值，汉诺塔。

队列的Python版本数据结构如下：

# -*- coding=utf-8 -*-


class Node(object):
    def __init__(self, value, next=0):
        self.value = value
        self.next = next  # 指针


class Queue(object):
    # 由于 Python 操作地址困难，所以这里给出了链队列的数据结构
    # 队列中存在两个指针，一个头指针，一个尾指针，但是在这里就省去了，只留了一个尾指针
    def __init__(self):
        self.head = 0

    def init_queue(self, data):
        self.head = Node(data[0])
        p = self.head
        for i in data[1:]:
            p.next = Node(i)
            p = p.next

    def clear_queue(self):
        self.head = 0

    def is_empty(self):
        if self.head == 0:
            return True
        else:
            return False

    def get_length(self):
        p, length = self.head, 0
        while p.next != 0:
            length += 1
            p = p.next
        return length

    def en_queue(self, value):  # 向队列的尾部中添加一个结点
        if self.is_empty():
            self.head = Node(value)
        else:
            p = self.head
            for _ in xrange(self.get_length()):
                p = p.next
            p.next = Node(value)

    def get_head(self):  # 返回队列的队首元素
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty queue.'
            return
        else:
            return self.head.value

    def de_queue(self):  # 删除队列首部的元素并返回该值
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty queue.'
            return
        else:
            p = self.head
            self.head = p.next
            return p.value

    def show_queue(self):  # 打印队列中的所有元素
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty queue.'
        else:
            p, container = self.head, []
            for _ in xrange(self.get_length()):
                container.append(p.value)
                p = p.next
            container.append(p.value)
            print container


q = Queue()
q.init_queue([1, 7, 22, 50, 111, 225])
q.show_queue()
print q.get_head()
q.en_queue(999)
q.de_queue()
print q.get_head()
q.show_queue()
q.de_queue()
q.de_queue()
q.show_queue()

栈的Python版本数据结构类如下：

# -*- coding=utf-8 -*-


class Node(object):
    # 栈结点
    def __init__(self, value, next=0):
        self.value = value
        self.next = next  # 指针


class Stack(object):
    # 由于 Python 难以对内存地址进行操作，所以这里给出了链栈的数据结构
    # 由于栈的操作比线性表少很多，所以顺序栈的表示法要比链栈方便快捷
    def __init__(self):
        self.head = 0

    def init_stack(self, data):
        self.head = Node(data[0])
        p = self.head
        for i in data[1:]:
            p.next = Node(i)
            p = p.next

    def clear_stack(self):
        self.head = 0

    def is_empty(self):
        if self.head == 0:
            return True
        else:
            return False

    def get_length(self):
        p, length = self.head, 0
        while p != 0:
            length += 1
            p = p.next
        return length

    def push(self, value):  # 向栈中添加一个结点
        if self.is_empty():
            self.head = Node(value)
        else:
            p = self.head
            for _ in xrange(self.get_length()-1):
                p = p.next
            p.next = Node(value)

    def get_top(self):  # 获得栈顶元素
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty stack.'
            return
        else:
            p = self.head
            for _ in xrange(self.get_length()):
                p = p.next
            return p.value

    def pop(self):  # 弹出栈顶元素
        length = self.get_length()
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty stack.'
            return
        elif length == 1:
            p = self.head
            self.head = 0
            return p.value
        elif length == 2:
            p = self.head
            value = p.next.value
            self.head.next = 0
            return value
        else:
            p = self.head
            for _ in xrange(1, length-1):
                p = p.next
            pop = p.next
            p.next = 0
            return pop.value

    def show_stack(self):  # 打印栈中的所有元素
        if self.is_empty():
            print 'This is an empty stack.'
        else:
            p, container = self.head, []
            for _ in xrange(self.get_length()-1):
                container.append(p.value)
                p = p.next
            container.append(p.value)
            print container



s = Stack()
s.init_stack([1, 7, 22, 50, 111, 225])
s.show_stack()
print s.get_top()
s.push(999)
print s.pop()
s.show_stack()
s.pop()
s.pop()
s.show_stack()