3分钟带你搞懂栈和队列（Python实现）——不懂你锤我

前言

前面的链表部分已经啰里啰嗦的整完了，看到了很多大佬的留言说我整链表是多此一举，并且链表的实用性不大，还有的人说，难道Python自带的列表他不香嘛，非要去整什么链表，。我想说的是，我现在学的是数据结构，数据结构难道不应该学链表嘛？不应该用Python语言语法来实现试试嘛？不过我今天就要用真香的列表来实现栈和队列这两种数据结构！

栈

什么是栈？此栈非彼栈，既不是客栈也不是肖战。栈是一种有严格限制的数据结构，这里的限制指的就是只允许在一端进行插入删除操作，且遵循后进先出的原则，即LIFO（Last In First Out），租后进来最先出去可太惨了（哈哈）。

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。

栈结构实现

既然是严格限制的数据结构，那么对于我们来说其操作也没有链表里面那么麻烦，并且Python中封装好了列表这一数据结构，可以使用列表来实现栈的功能，当然如果你很闲的话也可以选择使用链表。

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
• 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

Stack() 创建一个新的空栈

哇！是真的简单！因为是用列表实现的，一个空栈理论上就是一个空的列表。

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

push(item) 添加一个新的元素item到栈顶

    def push(self, item):
        """添加一个新的元素item到栈顶"""
        self.__list.append(item)

pop() 弹出栈顶元素

    def pop(self):
        """弹出栈顶元素"""
        return self.__list.pop()

peek() 返回栈顶元素

    def peek(self):
        """返回栈顶元素"""
        if self.__list:
            return self.__list[-1]
        else:
            return None

is_empty() 判断栈是否为空

    def is_empty(self):
        """判断栈是否为空"""
        return self.__list == []
        # return not self.__list

size() 返回栈的元素个数

    def size(self):
        """返回栈的元素个数"""
        return len(self.__list)

其实当我看到老师整出上面的这些代码的时候，我是想骂他的，这不就是列表嘛，你把列表里面的方法全都用了一遍然后再封装变成栈的函数。
大致一看你会发现这就是一个去掉了10级美颜的列表啊！为啥就变成了栈呢？仔细一想，你会感叹Python语言的优美简洁之处，我列表本来就有那个颜值啊，你开不开10级美颜都是一样的，换作是其他语言，可能就不会达到这个效果。
但是既然我们学的数据结构，还是要来实现一下栈的操作的，就是用Python装了一个B嘛。

测试代码

if __name__ == "__main__":
    s = Stack()
    s.push(1)
    s.push(2)
    s.push(3)
    s.push(4)
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())

运行结果：

下面是栈的一系列操作的执行过程：

队列

什么是队列？见名知义，就是一个像是排队一样的数据结构嘛！队列也有严格的限制，只允许在一端进行删除操作，另一端进行添加操作（双端队列除外，后面会讲到）。

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。

队列的实现

队列同栈一样可以使用列表或者链表实现，不过用列表实现更加方便。

队列的操作

• 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() 创建一个空的队列。

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

enqueue(item) 往队列中添加一个item元素

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

dequeue() 从队列头部删除一个元素

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

is_empty() 判断一个队列是否为空

    def is_empty(self):
        """判断一个队列是否为空"""
        return self.__list == []

size() 返回队列的大小

    def size(self):
        """返回队列的大小"""
        return len(self.__list)

你会发现这跟栈的操作完全就是一样的嘛，代码啥的都是一样的，确实，栈和队列本就有许多相通的地方。

双端队列

双端队列跟普通的队列有一点不同，双端队列是运行在队列的两端都可以进行删除和添加操作的，这一点就很像只在头尾进行操作的链表，但是我这次还是使用列表来实现双端队列。挥着说双端队列是同时兼有栈和队列特点的数据结构。

双端队列的操作

• 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
• remove_front() 从队头删除一个item元素
• remove_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

Deque() 创建一个空的双端队列

class Deque(object):
    """双端队列"""

    def __init__(self):
        self.__list = []

add_front(item) 从队头加入一个item元素

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

add_rear(item) 从队尾加入一个item元素

    def add_rear(self, item):
        """往队列中添加一个item元素"""
        self.__list.append(item)

remove_front() 从队头删除一个item元素

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

remove_rear() 从队尾删除一个item元素

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

is_empty() 判断双端队列是否为空

    def is_empty(self):
        """判断一个队列是否为空"""
        return self.__list == []

size() 返回队列的大小

    def size(self):
        """返回队列的大小"""
        return len(self.__list)

后记

部分代码和图片来源于我学习的资料！
害，感觉是在炒剩饭，栈、队列、双端队列的操作基本上都是一样的，只是有一些这里那里不能插入删除和位置的问题。所以说3分钟搞懂栈和队列不是骗小孩的，是真的简单，特别是用Python实现。
新手上路，技术有限，不喜勿喷！