Python实现双端队列

关于双端队列的介绍，请参考：https://blog.csdn.net/weixin_43790276/article/details/104033337

双端队列的数据存储结构可以是顺序表，也可以是链表，本篇文章使用 Python 来分别实现顺序双端队列和链双端队列。

一、实现顺序双端队列

顺序双端队列是使用顺序表存储数据的双端队列，Python 中的列表元组都属于顺序表，下面使用列表来存储数据，实现顺序双端队列。

# coding=utf-8
class SequenceDoubleQueue(object):def __init__(self):self.__members = list()def is_empty(self):return not len(self.__members)def show(self):if self.is_empty():print('双端队列为空')returnfor member in self.__members:if self.__members.index(member) != len(self.__members)-1:print(member, end='|')else:print(member)def head_enter(self, data):self.__members.insert(0, data)def end_enter(self, data):self.__members.append(data)def head_outer(self):if self.is_empty():returnreturn self.__members.pop(0)def end_outer(self):if self.is_empty():returnreturn self.__members.pop()def length(self):return len(self.__members)def check(self, index):if index < 0 or index > len(self.__members)-1:raise IndexErrorreturn self.__members[index]

定义一个 SequenceDoubleQueue() 类，实例化的时候会创建一个空列表，生成一个空的顺序双端队列。 Python 中的列表有很多自带的方法，所以将存储数据的列表设置成私有属性，避免用户在类外面链式调用列表的其他方法。如果用户直接在类外面操作列表，则双端队列只能从两端存取数据的规则可能会被破坏。

下面是顺序双端队列的各个方法实现：

is_empty(): 判断顺序双端队列是否为空。如果存储数据的列表长度为零(对应布尔值False)，则顺序双端队列为空(is_empty为True)，反之。

show(): 展示顺序双端队列中的数据，也就是将双端队列中所有的数据依次打印输出，对存储数据的列表遍历输出即可。

head_enter(data): 前端入队，也就是从队列的前端添加数据到队列中。在本文中，统一将列表的开头当成双端队列的前端，列表的结尾当成双端队列的后端。前端入队调用列表的 insert(0, data) 方法即可。

end_enter(data): 后端入队，也就是从队列的后端添加数据到队列中。后端入队调用列表的 append(data) 方法即可。

head_outer(): 前端出队，也就是从队列中取出前端的数据，并将取出的数据返回。前端出队调用列表的 pop(0) 方法即可。

end_outer(): 后端出队，也就是从队列中取出后端的数据，并将取出的数据返回。后端出队调用列表的 pop() 方法即可。

length(): 返回顺序双端队列的长度。顺序双端队列的长度就是存储数据的列表长度。

check(index): 返回顺序双端队列中指定位置的数据。根据指定的 index 值，将存储数据的列表中对应索引的数据返回即可。

if __name__ == '__main__':sdq = SequenceDoubleQueue()print("is_empty: ", sdq.is_empty())sdq.show()sdq.head_enter('x')sdq.head_enter('y')sdq.head_enter('z')sdq.end_enter(10)sdq.end_enter(20)sdq.end_enter(30)sdq.show()print(sdq.head_outer())print(sdq.end_outer())sdq.show()print("sequence double queue length: ", sdq.length())print("index member is: ", sdq.check(2))

运行结果：

is_empty:  True
双端队列为空
z|y|x|10|20|30
z
30
y|x|10|20
sequence double queue length:  4
index member is:  10

二、实现链双端队列

链双端队列是使用链表存储数据的双端队列，链表是逻辑有序的，由一个一个的节点构成，所以先声明一个创建节点的类。

class Node(object):def __init__(self, data):self.data = dataself.next = None

下面按照单向链表的方式来实现链双端队列。

class LinkDoubleQueue(object):def __init__(self):self.__head = Nonedef is_empty(self):return not self.__headdef show(self):if self.is_empty():print('双端队列为空')returncur = self.__headwhile cur is not None:if cur.next is not None:print(cur.data, end='|')else:print(cur.data)cur = cur.nextdef head_enter(self, data):node = Node(data)node.next = self.__headself.__head = nodedef end_enter(self, data):if self.is_empty():self.head_enter(data)returnnode = Node(data)cur = self.__headwhile cur.next is not None:cur = cur.nextcur.next = nodedef head_outer(self):if self.is_empty():returncur = self.__headself.__head = self.__head.nextreturn cur.datadef end_outer(self):if self.is_empty():returncur = self.__headprev = Nonewhile cur.next is not None:prev = curcur = cur.nextif cur == self.__head:self.__head = self.__head.nextreturnprev.next = cur.nextreturn cur.datadef length(self):length = 0cur = self.__headwhile cur is not None:length += 1cur = cur.nextreturn lengthdef check(self, index):if index < 0 or index >= self.length():raise IndexErrorcur = self.__headfor _ in range(index):cur = cur.nextreturn cur.data

定义一个 LinkDoubleQueue() 类，实例化的时候会创建一个空链表，生成一个空的链双端队列。

下面是链双端队列的各个方法实现：

is_empty(): 判断链双端队列是否为空。如果存储数据的链表头指向空(对应布尔值False)，则链双端队列为空(is_empty为True)，反之。

show(): 展示链双端队列中的数据，也就是将双端队列中所有的数据依次打印输出，对存储数据的链表遍历输出即可。

head_enter(data): 前端入队，也就是从队列的前端添加数据到队列中。在本文中，统一将链表的头当成双端队列的前端，链表的尾当成双端队列的后端。前端入队就是从链表头部添加节点。

end_enter(data): 后端入队，也就是从队列的后端添加数据到队列中。后端入队就是从链表尾部添加节点。

head_outer(): 前端出队，也就是从队列中取出前端的数据，并将取出的数据返回。前端出队就是删除并返回链表头节点的数据。

end_outer(): 后端出队，也就是从队列中取出后端的数据，并将取出的数据返回。后端出队就是删除并返回链表尾节点的数据。

length(): 返回链双端队列的长度。链双端队列的长度就是存储数据的链表长度。

check(index): 返回链双端队列中指定位置的数据。根据指定的 index 值，找到并返回链表中对应位置的节点数据。

    ldq = LinkDoubleQueue()print("is_empty: ", ldq.is_empty())ldq.show()ldq.head_enter('X')ldq.head_enter('Y')ldq.head_enter('Z')ldq.end_enter(100)ldq.end_enter(200)ldq.end_enter(300)ldq.show()print(ldq.head_outer())print(ldq.end_outer())ldq.show()print("link queue length: ", ldq.length())print("index member is: ", ldq.check(2))

运行结果：

is_empty:  True
双端队列为空
Z|Y|X|100|200|300
Z
300
Y|X|100|200
link queue length:  4
index member is:  100

以上就是用 Python 实现的顺序双端队列及链双端队列。

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