（Python3）数据结构–队列的原理及实现

前言 有Python基础 学过数据结构那就更妙了 原理和需要注意的点 先进先出 注意：栈是先进后出 灵感来源于生活，也许这个“队列”就是根据生活中的排队的队列所命名的。因为它们的特点是共通的，都是先来排队的先出去，即先进先出。因此在想到数据结构中的队列时候，将其与生活中的排队联系起来即可。 图片来源于百度百科，链接： https://baike.baidu.com/item/队列/14580481?fr=aladdin 初始化时，队列为空 添加元素时，添加的第一个元素作为队头，之后加入的元素需要排在他的后面（类似于现实生活中的排队） 出队时，排在开头的人先出 队列是一种重要的数据结构，它的主要特点是遵循"先进先出"（FIFO，First In First Out）的原则。在日常生活中，我们常常会遇到队列的例子，比如银行排队等待办理业务，最早到达的人会首先得到服务，这就是队列的直观表现。在计算机科学中，队列也常用于模拟类似的场景，例如任务调度、消息传递等。 在Python3中，我们可以自定义一个队列类来实现这一数据结构。这里给出的实现方式是基于列表（list）的。在初始化队列时，列表为空，表示队列尚未有任何元素。当向队列添加元素时，新元素被放置在列表的末尾，成为新的队尾。而出队时，队头（即列表的第一个元素）会被移除，后续的元素依次向前移动，保持队列的FIFO特性。 队列类通常包含以下几个核心方法： 1. **`__init__(self)`**：构造函数，用于初始化队列，通常设置一个空列表`self.items`来存储队列元素。 2. **`isEmpty(self)`**：检查队列是否为空，如果`self.items`的长度为0，则返回True，否则返回False。 3. **`size(self)`**：返回队列中元素的数量，通过调用`len(self.items)`获取。 4. **`push(self, item)`**：入队操作，将`item`添加到队尾。在Python中，可以使用`append()`方法将元素添加到列表的末尾。 5. **`pop(self)`**：出队操作，移除并返回队头元素。在Python中，`pop(0)`会移除并返回列表的第一个元素，即队头。 6. **`travel(self)`**：遍历队列中的所有元素并打印，通常用于调试和展示队列内容。 在给定的代码实现中，`Queue`类已经包含了这些基本功能。通过创建一个`Queue`对象，我们可以使用`push()`方法向队列中添加元素，使用`pop()`方法移除元素，并使用`isEmpty()`、`size()`和`travel()`方法来检查队列的状态和内容。通过这种方式，我们可以模拟和操作队列，以满足不同的程序需求。 需要注意的是，虽然Python的列表可以很方便地实现队列，但在处理大量数据或需要高效操作时，使用内置的`collections.deque`可能会更优。`deque`（双端队列）是线程安全的，并且支持快速的两端插入和删除操作，这对于实现队列尤其有利。但是，对于初学者来说，使用列表实现队列是一个很好的起点，因为它简单易懂且足够应对许多基本的编程场景。