数据结构与算法 栈 队列 双端队列

栈

• 特性：先进后出的数据结构
• 栈顶，栈尾

• 应用：每个 web 浏览器都有一个返回按钮。当你浏览网页时，这些网页被放置在一个栈中（实际是网页的网址）。你现在查看的网页在顶部，你第一个查看的网页在底部。如果按‘返回’按钮，将按相反的顺序浏览刚才的页面。

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• Stack() 创建一个空的新栈。 它不需要参数，并返回一个空栈。
• push(item)将一个新项添加到栈的顶部。它需要 item 做参数并不返回任何内容。
• pop() 从栈中删除顶部项。它不需要参数并返回 item 。栈被修改。
• peek() 从栈返回顶部项，但不会删除它。不需要参数。 不修改栈。
• isEmpty() 测试栈是否为空。不需要参数，并返回布尔值。
• size() 返回栈中的 item 数量。不需要参数，并返回一个整数。

class Stack():
    def __init__(self):
        self.items=[]
    # 添加数据 进栈
    def push(self,item):
        self.items.append(item)
    #取出数据 出栈
    def pop(self):
        return self.items.pop()
　　
    def isEmpty(self):
        return self.items==[]

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

    def peek(self):
        return self.items[len(self.items)-1]

    def show(self):
        return self.items

stack=Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)
print(stack.show())

# print(stack.pop())
# print(stack.pop())
# print(stack.peek())
print(stack.isEmpty())

网页访问模拟

s=Stack()
def getRequest(url):
    s.push(url)
def showcurrenturl():
    print('当前页面',s.peek())
def back():
    s.pop()
    print('回退按钮点击后显示的url：',s.peek())


getRequest('www.1.com')
getRequest('www.2.com')
getRequest('www.3.com')
getRequest('www.4.com')

showcurrenturl()
showcurrenturl()
back()
back()
showcurrenturl()
back()

队列

• 队列：先进先出
• 应用场景：
  • 我们的计算机实验室有 30 台计算机与一台打印机联网。当学生想要打印时，他们的打印任务与正在等待的所有其他打印任务“一致”。第一个进入的任务是先完成。如果你是最后一个，你必须等待你前面的所有其他任务打印

• Queue() 创建一个空的新队列。 它不需要参数，并返回一个空队列。
• enqueue(item) 将新项添加到队尾。 它需要 item 作为参数，并不返回任何内容。
• dequeue() 从队首移除项。它不需要参数并返回 item。 队列被修改。
• isEmpty() 查看队列是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
• size() 返回队列中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。

class Queue():
    def __init__(self):
        self.items=[]
    def enqueue(self,item):
        self.items.insert(0,item)
    def dequeue(self):
        return self.items.pop()
    def isEmpty(self):
        return self.items==[]
    def size(self):
        return len(self.items)

    def show(self):
        return self.items


q=Queue()
q.enqueue(1)
q.enqueue(2)
q.enqueue(3)
print(q.show())

print(q.dequeue())
print(q.dequeue())

print(q.isEmpty())
print(q.size())

结果：
[3, 2, 1]
1
2
False
1

• 案例：烫手的山芋
  • 烫手山芋游戏介绍：6个孩子围城一个圈，排列顺序孩子们自己指定。第一个孩子手里有一个烫手的山芋，需要在计时器计时1秒后将山芋传递给下一个孩子，依次类推。规则是，在计时器每计时7秒时，手里有山芋的孩子退出游戏。该游戏直到剩下一个孩子时结束，最后剩下的孩子获胜。请使用队列实现该游戏策略，排在第几个位置最终会获胜。
• 结论：
  • 七秒即时到了之后，山芋被传递了6次。
  • 保证手里有山芋的孩子永远站在队列的头部

q=Queue()
kids=['a','b','c','d','e','f']
for kid in kids:
    q.enqueue(kid)
# print(q.show())
while q.size()>1:
    for i in range(6):
        # 内层循环是用来将手里有山芋的孩子排在队头
        kid=q.dequeue()
        q.enqueue(kid)
    q.dequeue()

print(q.dequeue())

#结果  e

双端队列

• 同同列相比，有两个头部和尾部。可以在双端进行数据的插入和删除，提供了单数据结构中栈和队列的特性

 

• Deque() 创建一个空的新 deque。它不需要参数，并返回空的 deque。
• addFront(item) 将一个新项添加到 deque 的首部。它需要 item 参数 并不返回任何内容。
• addRear(item) 将一个新项添加到 deque 的尾部。它需要 item 参数并不返回任何内容。
• removeFront() 从 deque 中删除首项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
• removeRear() 从 deque 中删除尾项。它不需要参数并返回 item。deque 被修改。
• isEmpty() 测试 deque 是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
• size() 返回 deque 中的项数。它不需要参数，并返回一个整数

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

    # 从队列头部插入数据
    def addFront(self, item):
        self.items.insert(0, item)

    # 从队列尾部插入数据
    def addRear(self, item):
        self.items.append(item)

    # 队头取出元素
    def removeFront(self):
        return self.items.pop()

    # 队尾取元素
    def removeRear(self):
        return self.items.pop(0)

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


q=Dequeue()
q.addFront(1)
q.addFront(2)
q.addFront(3)

print(q.removeFront())
print(q.removeRear())

双端队列应用案例：回文检查

• 回文是一个字符串，读取首尾相同的字符，例如，radar toot madam。

def huiwen(s):
    de=Dequeue()
    flag=True
    for i in s:
        de.addFront(i)
    while de.size()>1:
        if de.removeFront()!=de.removeRear():
            flag=Fale
    return flag
print(huiwen('abcdcba'))