Python實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之隊列詳解
本文實例講述了Python實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之隊列。分享給大家供大家參考。具體分析如下：
一、概述
隊列（Queue）是一種先進(jìn)先出（FIFO）的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，插入操作在隊尾（rear）進(jìn)行，刪除操作在隊首（front）進(jìn)行。
二、ADT
隊列ADT（抽象數(shù)據(jù)類型）一般提供以下接口：
① Queue() 創(chuàng)建隊列
② enqueue(item) 向隊尾插入項
③ dequeue() 返回隊首的項，并從隊列中刪除該項
④ empty() 判斷隊列是否為空
⑤ size() 返回隊列中項的個數(shù)
隊列操作的示意圖如下：
三、Python實現(xiàn)
使用Python的內(nèi)建類型list列表，可以很方便地實現(xiàn)隊列ADT：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Queue:
def __init__(self):
self.items = []
def enqueue(self, item):
self.items.append(item)
def dequeue(self):
return self.items.pop(0)
def empty(self):
return self.size() == 0
def size(self):
return len(self.items)
四、應(yīng)用
著名的 約瑟夫斯問題（Josephus Problem）是應(yīng)用隊列（確切地說，是循環(huán)隊列）的典型案例。在 約瑟夫斯問題 中，參與者圍成一個圓圈，從某個人（隊首）開始報數(shù)，報數(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數(shù)；重復(fù)以上動作，直到只剩下一個人為止。
值得注意的是，Queue類只實現(xiàn)了簡單隊列，上述問題實際上需要用循環(huán)隊列來解決。在報數(shù)過程中，通過“將（從隊首）出隊的人再入隊（到隊尾）”來模擬循環(huán)隊列的行為。具體代碼如下：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
def josephus(namelist, num):
simqueue = Queue()
for name in namelist:
simqueue.enqueue(name)
while simqueue.size() > 1:
for i in xrange(num):
simqueue.enqueue(simqueue.dequeue())
simqueue.dequeue()
return simqueue.dequeue()
if __name__ == '__main__':
print(josephus(["Bill", "David", "Kent", "Jane", "Susan", "Brad"], 3))
運行結(jié)果：
$ python josephus.py Susan
希望本文所述對大家的Python程序設(shè)計有所幫助。
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