Python資料結構——雙端佇列
雙端佇列（Deque），是一種類似於佇列的元素的有序集合。它擁有兩端，隊首和隊尾，並且元素保持在當前的位置。雙端佇列的一個不同點就是，新增和刪除元素的位置不受限制。新元素可以在隊首或者隊尾新增。同樣地，雙端佇列中的元素可以從兩端彈出。在某種意義上，這種混合的線性結構同時具有棧和佇列的性質。
很重要的一點，即使雙端佇列具有棧和佇列的特性，但它不會被強制執行的LIFO和FIFO操作。這取決於你做出統一的新增和刪除操作。
雙端佇列的操作如下：
| 1234567 | Deque()建立一個空的雙端佇列，無引數，返回值是空佇列。add_front(item)在隊首新增入一個元素，引數是資料項，無返回值。add_rear(item)在隊尾新增入一個元素，引數是資料項，無返回值。remove_front()刪除隊首的元素，不需要引數，返回值是被刪除的元素，佇列本身有變化。remove_rear()刪除隊尾的元素，不需要引數，返回值是被刪除的元素，佇列本身有變化。is_Empty()檢測佇列是否為空。無引數，返回布林值。size()返回佇列元素的個數。無引數，返回一個整數。 |
雙端佇列操作舉例：
| Deque Operation | Deque Contents | Return Value |
|---|---|---|
| d.isEmpty() | [] | True |
| d.addRear(4) | [4] | |
| d.addRear(‘dog’) | [‘dog’,4,] | |
| d.addFront(‘cat’) | [‘dog’,4,’cat’] | |
| d.addFront(True) | [‘dog’,4,’cat’,True] | |
| d.size() | [‘dog’,4,’cat’,True] | 4 |
| d.isEmpty() | [‘dog’,4,’cat’,True] | False |
| d.addRear(8.4) | [8.4,’dog’,4,’cat’,True] | |
| d.removeRear() | [‘dog’,4,’cat’,True] | 8.4 |
| d.removeFront() | [‘dog’,4,’cat’] | True |
列表 VS 雙端佇列
雙端佇列支援執行緒安全，在雙端佇列的任何一端執行新增和刪除操作，它們的記憶體效率幾乎相同（時間複雜度為O(1)）。
雖然list也支援類似的操作，但是它對定長列表的操作表現很不錯，而當遇到pop(0)和insert(0, v)這樣既改變了列表的長度又改變其元素位置的操作時，其時間複雜度就變為O(n)了。
在雙端佇列中最好不使用切片和索引，你可以用popleft和appendleft方法，雙端佇列對這些操作做了優化。在兩端的索引訪問時間複雜度為O(1)，但是訪問中間元素的時間複雜度為O(n)，速度較慢，對於快速隨機的訪問，還是用列表代替。
列表用於隨機訪問和定長資料的操作，包括切片，而雙端佇列適用於在兩端壓入或彈出元素，索引（但不包括切片）的效率可能低於列表。
實現雙端佇列：
| 12345678910111213141516171819202122 | classDeque:"""模擬雙端佇列"""def __init__(self):self.items=[]def isEmpty(self):returnself.items==[]def addFront(self,item):self.items.append(item)def addRear(self,item):self.items.insert(0,item)def removeFront(self):returnself.items.pop()def removeRear(self):returnself.items.pop(0)def size(self):returnlen(self.items) |
以下是測試程式碼：
| 1234567891011 | d=Deque()print(d.isEmpty())d.addRear(4)d.addRear('dog')d.addFront('cat')d.addFront(True)print(d.size())print(d.isEmpty())d.addRear(8.4)print(d.removeRear())print(d.removeFront()) |
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