Python实现的数据结构与算法之双端队列详解
本文实例讲述了Python实现的数据结构与算法之双端队列。分享给大家供大家参考。具体分析如下：
一、概述
双端队列（deque，全名double-ended queue）是一种具有队列和栈性质的线性数据结构。双端队列也拥有两端：队首（front）、队尾（rear），但与队列不同的是，插入操作在两端（队首和队尾）都可以进行，删除操作也一样。
二、ADT
双端队列ADT（抽象数据类型）一般提供以下接口：
① Deque() 创建双端队列
② addFront(item) 向队首插入项
③ addRear(item) 向队尾插入项
④ removeFront() 返回队首的项，并从双端队列中删除该项
⑤ removeRear() 返回队尾的项，并从双端队列中删除该项
⑥ empty() 判断双端队列是否为空
⑦ size() 返回双端队列中项的个数
双端队列操作的示意图如下：
三、Python实现
在Python中，有两种方式可以实现上述的双端队列ADT：使用内建类型list、使用标准库collections.deque（其实collections.deque就是Python中双端队列的标准实现）。
两种方式的不同主要体现在性能上（具体参考 collections.deque | TimeComplexity）：
操作|实现方式 list collections.deque ----------------------------------------- addFront O(n) O(1) ----------------------------------------- addRear O(1) O(1) ----------------------------------------- removeFront O(n) O(1) ----------------------------------------- removeRear O(1) O(1)
1、使用内建类型list
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
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):
return self.items.pop(0)
def removeRear(self):
return self.items.pop()
def empty(self):
return self.size() == 0
def size(self):
return len(self.items)
2、使用标准库collections.deque
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from collections import deque
class Deque:
def __init__(self):
self.items = deque()
def addFront(self, item):
self.items.appendleft(item)
def addRear(self, item):
self.items.append(item)
def removeFront(self):
return self.items.popleft()
def removeRear(self):
return self.items.pop()
def empty(self):
return self.size() == 0
def size(self):
return len(self.items)
四、应用
回文（palindrome）是正读反读都一样的单词或句子，是一种修辞方式和文字游戏。
英文例子：
madam
able was i ere i saw elba
中文例子：
花非花
人人为我、我为人人
如果要实现一个 回文验证算法（验证一个给定的字符串是否为回文），使用Deque类将非常容易：将字符串存储到双端队列，同时取出首尾字符并比较是否相等，只要有一对字符不等，则该字符串不是回文；若全部相等，则该字符串为回文。具体代码如下：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
def palchecker(aString):
chardeque = Deque()
for ch in aString:
chardeque.addRear(ch)
while chardeque.size() > 1:
first = chardeque.removeFront()
last = chardeque.removeRear()
if first != last:
return False
return True
if __name__ == '__main__':
str1 = 'able was i ere i saw elba'
print('"%s" is%s palindrome' % (str1, '' if palchecker(str1) else ' not'))
str2 = u'人人为我、我为人人'
print(u'"%s"%s是回文' % (str2, u'' if palchecker(str2) else u'不'))
str3 = u"What's wrong 怎么啦"
print(u'"%s"%s是回文' % (str3, u'' if palchecker(str3) else u'不'))
运行结果：
$ python palchecker.py "able was i ere i saw elba" is palindrome "人人为我、我为人人"是回文 "What's wrong 怎么啦"不是回文
希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。