python实现常用的数据结构（队列、栈、链表）

# coding: utf-8

# # Python 数据结构与算法

# ## 四种线性数据结构的python实现 - 数组、堆栈、队列、链表

# ### 队列的实现

# In[1]:

"""
队列是一种先进先出的数据类型，它的跟踪原理类似于在超市收银处排队，队列里的的第一个人首先接受服务，
新的元素通过入队的方式添加到队列的末尾，而出队就是将队列的头元素删除。
我们可以设置一个类，用列表来存放栈中元素的信息，利用列表的append()和pop()方法可以实现队列的入队enqueue和出队dequeue的操作，
上面栈一个元素每次出去是列表的最后一个，直接用list.pop()出栈，而出队列每次是第一个，所以要用list.pop(0)出队列
"""
# FIFO 借助python的list实现
class Queue():

    def __init__(self, size):
        self.size = size
        self.front = -1
        self.rear = -1
        self.queue = []

    def enqueue(self, elem):
        if self.isfull():
            raise exception("queue is full!")
        else:
            self.queue.append(elem)
            self.rear = self.rear + 1

    def dequeue(self):
        if self.isempty():
            raise exception("queue is empty")
        else:
            self.queue.pop(0)
            self.front = self.front + 1

    def isfull(self):
        return self.rear - self.front + 1 == self.size
    def isempty(self):
        return self.rear - self.front == 0
    def showQueue(self):
        print(self.queue)


# 测试
q = Queue(100)
for i in range(6):
    q.enqueue(i)
q.showQueue()

for i in range(3):
    q.dequeue()
q.showQueue()
print(q.isempty())
print (q.front)
print (q.rear)


## front和rear只能不断递增
for i in range(20):
    q.enqueue(i)
print (q.rear)
for i in range(10):
    q.dequeue()
print (q.front)


# ### 堆栈的实现

# In[2]:

"""
堆栈是一个后进先出的数据结构，其工作方式就像生活中常见到的直梯，先进去的人肯定是最后出。
我们可以设置一个类，用列表来存放栈中的元素的信息，利用列表的append()和pop()方法可以实现栈的出栈pop和入栈push的操作，
list.append(obj)意思是向列表添加一个对象obj，list.pop(index=-1)意思是删除指定位置的对象，默认是最后一个对象，也就是说list.pop()，
是删除列表中下标最大的元素
"""
class Stack():

    def __init__(self, size):
        self.size = size
        self.stack = []
        self.top = -1

    def push(self, elem):
        if self.isfull():   # 入栈之前要判断是不是满
            raise exception("stack is full")
        else:
            self.stack.append(elem)
            self.top += 1

    def pop(self):
        if self.isempty():  # 出栈之前判断是不是空
            raise exception("stack is empty")
        else:
            self.stack.pop()
            self.top -= 1

    def isfull(self):
        return self.size == self.top + 1
    def isempty(self):
        return self.top == -1
    def showStack(self):
        print (self.stack)

s = Stack(10)
for i in range(6):
    s.push(i)
s.showStack()
for i in range(4):
    s.pop()
s.showStack()