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Python實現的數據結構與算法之隊列詳解
2018-02-19
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Python實現的數據結構與算法之隊列詳解

本文實例講述了Python實現的數據結構與算法之隊列。分享給大家供大家參考。具體分析如下：

一、概述

隊列（Queue）是一種先進先出（FIFO）的線性數據結構，插入操作在隊尾（rear）進行，刪除操作在隊首（front）進行。

二、ADT

隊列ADT（抽象數據類型）一般提供以下接口：

① Queue() 創建隊列
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

隊列操作的示意圖如下：

三、Python實現

使用Python的內建類型list列表，可以很方便地實現隊列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、應用

著名的 約瑟夫斯問題（Josephus Problem）是應用隊列（確切地說，是循環隊列）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，報數到n+1的人退出圓圈，然后從退出人的下一位重新開始報數；重復以上動作，直到只剩下一個人為止。

值得注意的是，Queue類只實現了簡單隊列，上述問題實際上需要用循環隊列來解決。在報數過程中，通過“將（從隊首）出隊的人再入隊（到隊尾）”來模擬循環隊列的行為。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))

運行結果：

$ python josephus.py
Susan

希望本文所述對大家的Python程序設計有所幫助。



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