python队列的实现
队列是一种抽象数据结构,具有以下特点:
(1)具有先进先出的特性(FIFO)
(2)拥有两种基本操作,即加入和删除,而且使用front和rear两个指针来分别指向队列的前端和末尾。
队列的基本操作
create 创建空队列
add 将新数据加入队列的末尾,返回新队列
delete 删除队列前端的数据,返回新队列
front 返回队列前端的值
empty 若队列为空,则返回 ‘真’,否则返回 ‘假’
实现queue有两种方式可以用数组和链表
1.我们先用数组实现队列,数组实现队列的好处在于算法相当简单,但是也有缺点,数组无法根据队列的实际需要动态申请,
只能声明固定的大小。现在我们声明一个有限容量的数组
MAXSIZE=4 #定义队列的大小
queue=[0]*MAXSIZE
front=-1
rear=-1
(1)开始时,我们将front与rear都设置-1,当front = rear时,为空队列
事件说明 | front | rear | Q(0) | Q(1) | Q(2) | Q(3) |
空队列 | -1 | -1 |
(2)当加入dataA , front=-1,rear=0,没加入一个元素,将rear值加1:
加入dataA | -1 | 0 | dataA |
(3)加入dataB,dataC,front=-1,rear=2:
加入dataB、dataC | -1 | 2 | dataA | dataB | dabaC |
(4)取出dataA,front=0,rear=2,每取出一个元素,将front的值加1:
取出dataA | 0 | 2 | dataB | dataC |
(5)加入dataD,front=0,rear=3,此时rear=MAXSIZE-1 ,表示队列已满
加入dataD | 0 | 3 | dataB | dataC | dataD |
(6)取出dataB,front =1,rear=3:
取出dataB | 1 | 3 | dataC | dataD |
对于以上队列操作,可以用Python语言实现一个队列的操作
import sys MAX=10 #定义队列的大小
queue=[0]*MAX
front=rear=-1
choice=''
while rear<MAX-1 and choice !='e':
choice=input('[a]表示加入一个数值,[d]表示取出一个数值,[e]表示跳出此程序: ')
if choice=='a':
val=int(input('[请输入数值]: '))
rear+=1
queue[rear]=val
elif choice=='d':
if rear>front:
front+=1
print('[取出数值为]: [%d]' %(queue[front]))
queue[front]=0
else:
print('[队列已经空了]')
sys.exit(0)
else:
print() print('------------------------------------------')
print('[输出队列中的所有元素]:') if rear==MAX-1:
print('[队列已满]')
elif front>=rear:
print('没有')
print('[队列已空]')
else:
while rear>front:
front+=1
print('[%d] ' %queue[front],end='')
print()
print('------------------------------------------')
print()
执行结果如下
2用链表实现队列
我们以学生姓名和成绩的结构数据建立队列的节点,加上front和rear指针,这个类的声明如下:
class student:
def __init__(self):
self.name=' '*20
self.score=0
self.next=None front=student()
rear=student()
front=None
rear=None
在队列中加入新节点等于加入到队列的末端,而删除节点就是将此队列的最前端的节点删除。添加和删除操作如下:
def enqueue(name, score): # 把数据加入队列
global front
global rear
new_data=student() # 分配内存给新元素
new_data.name=name # 给新元素赋值
new_data.score = score
if rear==None: # 如果rear为None,表示这是第一个元素
front = new_data
else:
rear.next = new_data # 将新元素连接到队列末尾 rear = new_data # 将rear指向新元素,这是新的队列末尾
new_data.next = None # 新元素之后无其他元素 def dequeue(): # 取出队列中的数据
global front
global rear
if front == None:
print('队列已空!')
else:
print('姓名:%s\t成绩:%d ....取出' %(front.name, front.score))
front = front.next # 将队列前端移到下一个元素
我们使用链表来设计一个队列的程序
class student:
def __init__(self):
self.name=' '*20
self.score=0
self.next=None front=student()
rear=student()
front=None
rear=None def enqueue(name, score): # 把数据加入队列
global front
global rear
new_data=student() # 分配内存给新元素
new_data.name=name # 给新元素赋值
new_data.score = score
if rear==None: # 如果rear为None,表示这是第一个元素
front = new_data
else:
rear.next = new_data # 将新元素连接到队列末尾 rear = new_data # 将rear指向新元素,这是新的队列末尾
new_data.next = None # 新元素之后无其他元素 def dequeue(): # 取出队列中的数据
global front
global rear
if front == None:
print('队列已空!')
else:
print('姓名:%s\t成绩:%d ....取出' %(front.name, front.score))
front = front.next # 将队列前端移到下一个元素 def show(): # 显示队列中的数据
global front
global rear
ptr = front
if ptr == None:
print('队列已空!')
else:
while ptr !=None: # 从front到rear遍历队列
print('姓名:%s\t成绩:%d' %(ptr.name, ptr.score))
ptr = ptr.next select=0
while True:
select=int(input('(1)加入 (2)取出 (3)显示 (4)离开 => '))
if select==4:
break
if select==1:
name=input('姓名: ')
score=int(input('成绩: '))
enqueue(name, score)
elif select==2:
dequeue()
else:
show()
执行如下:
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