一、FIFO隊列

1.1、概念

隊列(queue)是只允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。

隊列是一種先進先出的(First In First Out)的線性表，簡稱FIFO。允許插入的一端為隊尾，允許刪除的一端為隊頭。隊列不允許在中間部位進行操作！假設隊列是q= (a1，a2，…，an)，那么a1就是隊頭元素，而an是隊尾元素。這樣我們就可以刪除時，總是從a1開始，而插入時，總是在隊列最后。這也比較符合我們通常生活中的習慣，排在第一個的優先出列，最后來的當然排在隊伍最后。

---

1.2、隊列操作及實現

同棧一樣，隊列也可以用順序表或者鏈表實現。

（事實上，python自帶queue模塊，這里還是自己實現下）

操作：

• Queue()：創建一個空的隊列
• enqueue(item)：往隊列中添加一個item元素
• dequeue()：從隊列頭部刪除一個元素
• is_empty()：判斷一個隊列是否為空
• size()：返回隊列的大小

實現：

class Qeque(object):"""隊列"""def __init__(self):self.__list = []def is_empty(self):"""判斷隊列是否為空"""return self.__list == []def size(self):"""返回隊列大小"""return len(self.__list)def enqueue(self, item):"""往隊列中添加一個item元素"""self.__list.append(item)def dequeue(self):"""從隊列頭部刪除一個元素"""return self.__list.pop(0)if __name__ == '__main__':q =Qeque()q.enqueue(1)q.enqueue(2)q.enqueue(3)q.enqueue(4)print(q.dequeue(),end=' ')print(q.dequeue(),end=' ')print(q.dequeue(),end=' ')print(q.dequeue(),end=' ')

---

二、雙端隊列

2.1、概念

雙端隊列(deque，全名double-ended queue)，是一種具有隊列和棧的性質的數據結構。

雙端隊列中的元素可以從兩端彈出，其限定插入和刪除操作在表的兩端進行。雙端隊列可以在隊列任意一端入隊和出隊。

---

2.2、雙端隊列操作及實現

操作：

• Deque()：創建一個空的雙端隊列
• add_front(item)：從隊頭加入一個item元素
• add_rear(item)：從隊尾加入一個item元素
• remove_front()：從隊頭刪除一個item元素
• remove_rear()：從隊尾刪除一個item元素
• is_empty()：判斷雙端隊列是否為空
• size()：返回隊列的大小

實現：

class Deque(object):"""雙端隊列"""def __init__(self):self.__list = []def is_empty(self):"""判斷隊列是否為空"""return self.__list == []def size(self):"""返回隊列大小"""return len(self.__list)def add_front(self, item):"""在隊頭添加一個元素"""self.__list.insert(0, item)def add_rear(self, item):"""在隊尾添加元素"""self.__list.append(item)def remove_front(self):"""從隊頭刪除元素"""return self.__list.pop(0)def remove_rear(self):"""從隊尾刪除元素"""return self.__list.pop()

---

三、python模塊Queue

Queue是python標準庫中的線程安全的隊列（FIFO）實現，提供了一個適用于多線程編程的先進先出的數據結構，即隊列，用來在生產者和消費者線程之間的信息傳遞。

3.1、創建隊列對象

import queue myqueue = queue.Queue(maxsize = 10)

Queue.Queue類即是一個隊列的同步實現。隊列長度可為無限或者有限。可通過Queue的構造函數的可選參數maxsize來設定隊列長度。如果maxsize小于1就表示隊列長度無限。

---

3.2、常用方法

• Queue.qsize() 返回隊列的大小
• Queue.empty() 如果隊列為空，返回True,反之False
• Queue.full() 如果隊列滿了，返回True,反之False，Queue.full 與 maxsize 大小對應
• Queue.get() 從隊列中取最后一個數據
• Queue.get_nowait() 相當于Queue.get(False)，非阻塞方法
• Queue.put(item) 寫入隊列，timeout等待時間
• Queue.task_done() 在完成一項工作之后，Queue.task_done()函數向任務已經完成的隊列發送一個信號。每個get()調用得到一個任務，接下來- -task_done()調用告訴隊列該任務已經處理完畢。
• Queue.join() 實際上意味著等到隊列為空，再執行別的操作

---

3.3、案例：生產者消費者模式開發的Python多線程

在Python中，隊列是最常用的線程間的通信方法，因為它是線程安全的，自帶鎖。而Condition等需要額外加鎖的代碼操作，在編程對死鎖現象要很小心，Queue就不用擔心這個問題。

Queue多線程代碼示例如下：

from queue import Queue import time, threadingq = Queue(maxsize=0)def product(name):count = 1while True:q.put('商品{}'.format(count))print('{}生產商品{}個'.format(name, count))count += 1time.sleep(5)def consume(name):while True:print('{}消費{}個'.format(name, q.get()))time.sleep(2)q.task_done()t1 = threading.Thread(target=product, args=('python',)) t2 = threading.Thread(target=consume, args=('java',))t1.start() t2.start()

結果：

python生產商品1個 java消費商品1個 python生產商品2個 java消費商品2個 ·······

---

3.4、queue模塊其他隊列

queue模塊有三種隊列：

python queue模塊的FIFO隊列先進先出。

LIFO類似于堆。即先進后出。

還有一種是優先級隊列級別越低越先出來。

針對這三種隊列分別有三個構造函數:

class Queue.Queue(maxsize) FIFO隊列

class Queue.LifoQueue(maxsize) LIFO 隊列

class Queue.PriorityQueue(maxsize) 優先級隊列

示例

from queue import Queue, LifoQueue, PriorityQueue# 先進先出隊列 q = Queue(maxsize=5) # 后進先出隊列 lq = LifoQueue(maxsize=6) # 優先級隊列 pq = PriorityQueue(maxsize=5)for i in range(5):q.put(i)lq.put(i)pq.put(i)print("先進先出隊列：%s;是否為空：%s；多大,%s;是否滿,%s" % (q.queue, q.empty(), q.qsize(), q.full())) print("后進先出隊列：%s;是否為空：%s;多大,%s;是否滿,%s" % (lq.queue, lq.empty(), lq.qsize(), lq.full())) print("優先級隊列：%s;是否為空：%s,多大,%s;是否滿,%s" % (pq.queue, pq.empty(), pq.qsize(), pq.full()))print(q.get(), lq.get(), pq.get())

結果：

先進先出隊列：deque([0, 1, 2, 3, 4]);是否為空：False；多大,5;是否滿,True 后進先出隊列：[0, 1, 2, 3, 4];是否為空：False;多大,5;是否滿,False 優先級隊列：[0, 1, 2, 3, 4];是否為空：False,多大,5;是否滿,True 0 4 0

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构与算法笔记（五）——队列(FIFO队列、双端队列)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。