用Python实现的数据结构与算法:队列

一、概述

队列(Queue)是一种先进先出(FIFO)的线性数据结构,插入操作在队尾(rear)进行,删除操作在队首(front)进行。

二、ADT

队列ADT(抽象数据类型)一般提供以下接口:

  • Queue() 创建队列
  • enqueue(item) 向队尾插入项
  • dequeue() 返回队首的项,并从队列中删除该项
  • empty() 判断队列是否为空
  • size() 返回队列中项的个数

队列操作的示意图如下:

《用Python实现的数据结构与算法:队列》

三、Python实现

使用Python的内建类型list列表,可以很方便地实现队列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、应用

著名的 约瑟夫斯问题(Josephus Problem)是应用队列(确切地说,是循环队列)的典型案例。在 约瑟夫斯问题 中,参与者围成一个圆圈,从某个人(队首)开始报数,报数到n+1的人退出圆圈,然后从退出人的下一位重新开始报数;重复以上动作,直到只剩下一个人为止。

值得注意的是,Queue类只实现了简单队列,上述问题实际上需要用循环队列来解决。在报数过程中,通过“将(从队首)出队的人再入队(到队尾)”来模拟循环队列的行为。具体代码如下:

#!/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))

运行结果:

$ python josephus.py
Susan
    原文作者:算法小白
    原文地址: https://www.cnblogs.com/russellluo/p/3283178.html
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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