day38-栈和队列理论学习【python】

day38-栈和队列理论学习【pyhton】

在 Python 中，栈和队列是常见的数据结构，通常用来处理不同类型的数据存储和操作。Python 内置的 list 和 collections.deque 可以实现这两种数据结构。以下是详细的讲解和代码实现：

栈（Stack）

栈是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构。我们可以使用 Python 的 list 来实现栈，栈的主要操作包括：

入栈（Push）: 将元素添加到栈顶。
出栈（Pop）: 从栈顶移除并返回元素。
查看栈顶元素（Peek/Top）: 返回栈顶元素但不移除。
检查栈是否为空（Is Empty）: 判断栈是否包含任何元素。

使用 `list` 实现栈

代码示例：

python 复制代码

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items.pop()
        raise IndexError("Pop from empty stack")

    def peek(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items[-1]
        raise IndexError("Peek from empty stack")

    def is_empty(self):
        return len(self.items) == 0

    def size(self):
        return len(self.items)

# 使用示例
stack = Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)

print("栈顶元素:", stack.peek())  # 输出 3
print("栈大小:", stack.size())    # 输出 3

print("出栈元素:", stack.pop())   # 输出 3
print("栈是否为空:", stack.is_empty())  # 输出 False

队列（Queue）

队列是一种先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构。在 Python 中，我们可以使用 collections.deque 来实现队列，队列的主要操作包括：

入队（Enqueue）: 将元素添加到队列尾部。
出队（Dequeue）: 从队列头部移除并返回元素。
查看队列头部元素（Peek/Front）: 返回队列头部元素但不移除。
检查队列是否为空（Is Empty）: 判断队列是否包含任何元素。

使用 `collections.deque` 实现队列

代码示例：

python 复制代码

from collections import deque

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = deque()

    def enqueue(self, item):
        self.items.append(item)

    def dequeue(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items.popleft()
        raise IndexError("Dequeue from empty queue")

    def peek(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items[0]
        raise IndexError("Peek from empty queue")

    def is_empty(self):
        return len(self.items) == 0

    def size(self):
        return len(self.items)

# 使用示例
queue = Queue()
queue.enqueue(1)
queue.enqueue(2)
queue.enqueue(3)

print("队列头部元素:", queue.peek())  # 输出 1
print("队列大小:", queue.size())    # 输出 3

print("出队元素:", queue.dequeue())   # 输出 1
print("队列是否为空:", queue.is_empty())  # 输出 False

总结

栈（Stack） : 使用 Python 的 list 实现。主要操作有 push, pop, peek, 和 is_empty。
队列（Queue） : 使用 collections.deque 实现。主要操作有 enqueue, dequeue, peek, 和 is_empty。

这两种数据结构可以通过这些操作灵活地处理和存储数据。在实际应用中，选择使用哪种数据结构取决于具体的需求和场景。

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