hello算法笔记之栈与队列

一、栈

遵循先入后出（First In, Last Out）原则的线性数据结构。

 只能在栈顶添加或删除元素

链表实现形式：

①栈以链表形式实现：

 ②以数组形式实现

二、队列

遵循先入先出（First In, First Out）规则的线性数据结构。

①以链表形式实现：

 

 ②以数组形式实现：

由于数组删除首元素的时间复杂度为O（n） ，这会导致出队操作效率较低。我们可以使用一个变量 front 指向队首元素的索引，并维护一个变量 queSize 用于记录队列长度。定义 rear = front + queSize ，这个公式计算出的 rear 指向队尾元素之后的下一个位置。

基于此设计，数组中包含元素的有效区间为 [front, rear - 1]，进而：

• 对于入队操作，将输入元素赋值给 rear 索引处，并将 queSize 增加 1 ；
• 对于出队操作，只需将 front 增加 1 ，并将 queSize 减少 1 ；

 

 第二步rear应该指到4下面的格子了

 实现“首尾相连”：rear: int = (self.__front + self.__size) % self.capacity() self.__nums[rear] = num

self.__size += 1

num: int = self.peek() 

self.__front = (self.__front + 1) % self.capacity()

self.__size -= 1

    def to_list(self) -> list[int]:
        """返回列表用于打印"""
        res = [0] * self.size()
        j: int = self.__front
        for i in range(self.size()):
            res[i] = self.__nums[(j % self.capacity())]
            j += 1
        return res

三、双向队列：

队列仅能在头部删除或在尾部添加元素。而双向队列deque允许在头部和尾部执行元素的添加或删除操作。

 ①用双向链表实现：

 ②用环形数组实现：

 

 

    def index(self, i: int) -> int:
        """计算环形数组索引"""
        # 通过取余操作实现数组首尾相连
        # 当 i 越过数组尾部后，回到头部
        # 当 i 越过数组头部后，回到尾部
        return (i + self.capacity()) % self.capacity()