数据结构之栈和队列（Python实现）

前言

        突发奇想，写一写python如何去实现C语言中经典的数据结构。视频推荐中国MOOC陈斌老师的python数据结构课，讲的详细周到，例题丰富。数据结构与算法Python版_北京大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

笔者能力，水平有限，文章中如有错误和不周到的地方，还请大家指正。

栈

定义

        栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。限定只能在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

实现

        在python中，并没有结构体，那么如何去实现栈？python是面向对象的语言，我们自己定义一个类即可实现。首先要了解列表这个python内置的数据类型，不知道的朋友可以，看看其他博主写的详细博客。

       1.定义一个类，其中的 __init__方法相当于java中的构造函数。简而言之，在创建一个类对象之后一定会调用的方法。命名一个变量，例如items用列表赋值，以便后序的操作。

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

        2. 编写入栈，出栈等方法。下述方法基本满足栈的使用。

# 判断栈是否为空，如空返回True，否则False
    def isempty(self):
        return self.items == []
    # 入栈，使用列表的append方法，在列表末尾（栈顶）添加元素
    def push(self, item):
        self.items.append(item)
    # 出栈，调用列表方法，在列表末尾（栈顶）弹出元素
    def pop(self):
        return self.items.pop()
    # 返回栈顶元素
    def peek(self):
        return self.items[-1]
    # 返回当前栈长
    def size(self):
        return len(self.items)

        3.如此，在其他的py文件中便可导入我们自定义的Stack数据类型了。

# 导入栈
from Stack import Stack

# 将栈数据类型赋值给变量
s = Stack()
# 进栈
s.push(1)
s.push('a')
s.push('*')
s.push(123)
# 出栈
s.pop()
print(s.pop())
# 栈长
print(s.size())

队列

定义

        队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

        队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。 

 

实现

class Queue:
    # 初始函数
    def __init__(self):
        self.items = []
    # 入队，在列表末尾（队尾）添加元素
    def enqueue(self,item):
        self.items.append(item)
    # 出队，在列表开头（队头）删除元素
    def dequeue(self):
        self.items.pop(0)
    # 返回队长
    def size(self):
        return len(self.items)
    # 判断是否队空
    def isempty(self):
        return self.items == []

就像上面栈一样使用即可，就不打代码实现了。（手动擦汗） 

双端队列

        此处做一下小扩展，双端队列 （deque）是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出，其限定插入和删除操作在表的两端进行。尽管双端队列看起来似乎比栈和队列更灵活，但实际上在应用程序中远不及栈和队列有用。

实现

class Deque:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def addfront(self, item):
        self.items.insert(0, item)

    def addrear(self, item):
        self.items.append(item)

    def removefront(self):
        self.items.pop(0)

    def removerear(self):
        self.items.pop()

    def isempty(self):
        return self.items == []

    def size(self):
        return len(self.items)

 文章到此结束，感谢各位观看查阅。祝诸君代码越打越溜！！！