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Python實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之隊(duì)列詳解
2018-02-19
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Python實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之隊(duì)列詳解

本文實(shí)例講述了Python實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之隊(duì)列。分享給大家供大家參考。具體分析如下：

一、概述

隊(duì)列（Queue）是一種先進(jìn)先出（FIFO）的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，插入操作在隊(duì)尾（rear）進(jìn)行，刪除操作在隊(duì)首（front）進(jìn)行。

二、ADT

隊(duì)列ADT（抽象數(shù)據(jù)類型）一般提供以下接口：

① Queue() 創(chuàng)建隊(duì)列
② enqueue(item) 向隊(duì)尾插入項(xiàng)
③ dequeue() 返回隊(duì)首的項(xiàng)，并從隊(duì)列中刪除該項(xiàng)
④ empty() 判斷隊(duì)列是否為空
⑤ size() 返回隊(duì)列中項(xiàng)的個(gè)數(shù)

隊(duì)列操作的示意圖如下：

三、Python實(shí)現(xiàn)

使用Python的內(nèi)建類型list列表，可以很方便地實(shí)現(xiàn)隊(duì)列ADT：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
classQueue:
  def__init__(self):
    self.items=[]
  defenqueue(self, item):
    self.items.append(item)
  defdequeue(self):
    returnself.items.pop(0)
  defempty(self):
    returnself.size()==0
  defsize(self):
    returnlen(self.items)

四、應(yīng)用

著名的 約瑟夫斯問題（Josephus Problem）是應(yīng)用隊(duì)列（確切地說，是循環(huán)隊(duì)列）的典型案例。在 約瑟夫斯問題 中，參與者圍成一個(gè)圓圈，從某個(gè)人（隊(duì)首）開始報(bào)數(shù)，報(bào)數(shù)到n+1的人退出圓圈，然后從退出人的下一位重新開始報(bào)數(shù)；重復(fù)以上動(dòng)作，直到只剩下一個(gè)人為止。

值得注意的是，Queue類只實(shí)現(xiàn)了簡單隊(duì)列，上述問題實(shí)際上需要用循環(huán)隊(duì)列來解決。在報(bào)數(shù)過程中，通過“將（從隊(duì)首）出隊(duì)的人再入隊(duì)（到隊(duì)尾）”來模擬循環(huán)隊(duì)列的行為。具體代碼如下：

/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-
defjosephus(namelist, num):
simqueue=Queue()
fornameinnamelist:
simqueue.enqueue(name)
whilesimqueue.size() >1:
foriinxrange(num):
simqueue.enqueue(simqueue.dequeue())
simqueue.dequeue()
returnsimqueue.dequeue()
if__name__=='__main__':
print(josephus(["Bill","David","Kent","Jane","Susan","Brad"],3))

運(yùn)行結(jié)果：

$ python josephus.py
Susan

希望本文所述對(duì)大家的Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。


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