队列
什么是队列
队列是一个有序集合，添加操作发生在“尾部”，移除操作发生在“头部”。新元素从尾部进入队列，然后一直向前移动到头部，直到成为下一个被移除的元素。
我们可以将队列理解为排队买东西，最新来的人必须在最末尾等待，而队伍中排队时间越长的人位置也会在最前面，这种排序原则被称为FIFO(first-in first-out)，即先进先出，先到先得。
下面是一个由Python数据对象组成的简单队列：
队列的抽象数据类型
Queue() 创建一个空队列。它不需要参数，且会返回一个空队列。
enqueue(item) 在队列的尾部添加一个元素。它需要一个元素作为参数，不返回任何值。
dequeue() 从队列的头部移除一个元素。它不需要参数，且会返回一个元素，并修改队列的内容。
isEmpty() 检查队列是否为空。它不需要参数，且会返回一个布尔值。
size() 返回队列中元素的数目。它不需要参数，且会返回一个整数。
用Python实现队列
首先我们需要确定列表的哪一端是尾部，哪一端是头部。我们现在假设队列的尾部在列表的位置0处，这样我们就可以使用insert函数向队列尾部添加新元素，pop则可以移除队列头部元素，也就是列表中的最后一个元素。那么添加操作的时间复杂度就是O(n)，移除操作则是O(1)。
class Queue:
def _init_(self):
self.item = []
def isEmpty(self):
return self.items == []
def enqueue(self, item):
self.items.insert(0, item)
def dequeue(self):
return self.items.pop()
def size(self):
return len(self.items)
>>> q = Queue()
>>> q.isEmpty()
True
>>> q.enqueue('dog') // ['dog']
>>> q.enqueue(4) // ['dog', 4]
>>> q = Queue() // []
>>> q.isEmpty()
True
>>> q.enqueue(4) // [4]
>>> q.enqueue('dog') // [4, 'dog']
>>> q.enqueue(True) // [4, 'dog', True]
>>> q.size()
3
>>> q.isEmpty()
False
>>> q.enqueue(8.4) // [4, 'dog', True, 8.4]
>>> q.dequeue() // ['dog', True, 8.4]
4
>>> q.dequeue() // [True, 8.4]
'dog'
>>> q.size()
2
一个例子 - 传土豆🥔
下面我们将通过队列模拟传土豆游戏，在这个游戏中，六个人围成一个圈，并且依次尽快传递土豆。在某一时刻，大家停止传递，此时手里有土豆的那个人将会被淘汰。重复上述过程，直到最终只剩下一人。
当我们使用队列进行模拟时，它的流程应该是这样的：
from pythonds.basic import Queue
def hotPotato(nameList, num):
simQueue = Queue()
for name in nameList:
simQueue.enqueue(name)
while simQueue.size > 1:
for i in range(num):
simQueue.enqueue(simQueue.dequeue())
simQueue.dequeue()
return simQueue.dequeue()
>>> hotPotato(["Bill", "David", "Susan", "Jane", "Kent", "Brad"], 7)
'Susan'
双端队列
什么是双端队列
双端队列是与队列类似的有序集合，它有一前一后两端，双端队列对在哪一端添加或移除元素没有任何限制。某种意义上来说，双端队列是栈和队列的结合，它的具体排序取决于使用者。下图展示了由Python数据对象组成的双端队列：
双端队列的抽象数据类型
Deque() 创建一个空的双端队列。它不需要参数，且会返回一个空的双端队列。
addFront(item) 将一个元素添加到双端队列的前端。它接受一个元素作为参数，没有返回值。
addRear(item) 将一个元素添加到双端队列的后端。它接受一个元素作为参数，没有返回值。
removeFront() 从双端队列的前端移除一个元素。它不需要参数，且会返回一个元素，并修改双端队列的内容。
removeRear() 从双端队列的后端移除一个元素。它不需要参数，且会返回一个元素，并修改双端队列的内容。
isEmpty() 检查双端队列是否为空。它不需要参数，且会返回一个布尔值。
size() 返回双端队列中元素的数目。它不需要参数，且会返回一个整数。
用Python实现双端队列
我们假设双端队列的后端是列表位置的0处。实现双端队列和实现栈、队列有很多相似之处，双端队列在前端进行添加或删除操作时，时间复杂度的O(1)，后端则是O(n)。
class Deque:
def _init_(self):
self.item = []
def isEmpty(self):
return self.items == []
def addFront(self, item):
self.items.append(item)
def addRear(self, item):
self.items.insert(item)
def removeFront(self):
return self.items.pop()
def removeRear(self):
return self.items.pop(0)
def size(self):
return len(self.items)
>>> d = Deque()
>>> d.isEmpty()
True
>>> d.addRear(4) // [4]
>>> d.addRear('dog') // [4, 'dog']
>>> d.addRear('cat') // [4, 'dog', 'cat']
>>> d.addRear(True) // [4, 'dog', 'cat', True]
>>> d.size()
4
>>> d.isEmpty()
False
>>> d.addRear(8.4) // [4, 'dog', 'cat', True, 8.4]
>>> d.removeRear()
8.4
>>> d.removeFront()
True
一个例子 - 回文检测器
运用双端队列可以解决一个非常经典的问题：回文问题。回文指的是从前往后读和从后往前读都一样的字符串。下面我们将构建一个程序，它接收一个字符串，并检测是否为回文。
我们会使用一个双端队列来存储字符串中的字符，按照从左往右的顺序将字符串中的字符添加至双端队列的后端。由于双端队列可以从前后两端移除元素，因此我们可以比较两个元素，只有二者相等的时候才继续。如果一直匹配第一个或最后一个元素，最终会处理完所有的字符（字符串是偶数），或者剩下只有一个元素的双端队列（字符串是奇数）。任意一种结果都表明输入的字符串的回文。
from pythonds.basic from Deque
def palchecker(aString):
charDeque = Deque()
for ch in aString:
charDeque.addRear(ch)
stillEqual = True
while charDeque.size() > 1 and stillEqual:
first = charDeque.removeFront()
last = charDeque.removeRear()
if first != last:
stillEqual = False
return stillEqual
>>> palchecker('wewrewterr')
False
>>> palchecker('toot')
True
