Python与数据结构[2] -> 队列/Queue[0] -> 数组队列的 Python 实现

队列 / Queue

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数组队列

数组队列是队列基于数组的一种实现，其实现类似于数组栈，是一种FIFO的线性数据结构。

Queue:
        <--| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |<--

下面将使用Python中的list来替代C语言中的数组实现数组队列的数据结构。

Note: 这里的实现并没有像C语言中的申请一块固定大小的数组，手动的定制数组中队列的头尾位置，而是利用list的特性直接完成，因此较为简单。

数组队列的实现与数组栈的实现基本类似，同时入列和出列也十分简单，仅需要对数组进行操作即可。

这里直接给出完整代码和运行结果，实现过程可参考数组栈的实现。

后续再补充固定数组大小的队列实现。

完整代码

 class QueueEmptyException(Exception): pass

 class QueueFullException(Exception): pass

 class Queue:
     """
     Queue:
         <--| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |<--
     """
     def __init__(self, max=0):
         self.queue = []
         self._max = max
         self.max = max

     def __str__(self):
         return ' | '.join(map(str, self.queue))

     def init(self, iterable=()):
         if not iterable:
             return
         self.queue.extend(list(iterable))

     @property
     def max(self):
         return self._max

     @max.setter
     def max(self, m):
         m = int(m)
         if m < self.length:
             raise Exception('Resize queue failed, please dequeue some elements first.')
         self._max = m
         if self._max < 0:
             self._max = 0

     def show(self):
         print(self)

     @property
     def length(self):
         return len(self.queue)

     @property
     def is_empty(self):
         return not bool(self.queue)

     @property
     def is_full(self):
         return bool(self._max and self.length == self._max)

     def enqueue(self, item):
         if self.is_full:
             raise QueueFullException('Error: trying to enqueue element into a full queue')
         self.queue.append(item)

     def dequeue(self):
         if self.is_empty:
             raise QueueEmptyException('Error: trying to dequeue element from an empty queue')
         front = self.queue[0]
         self.queue = self.queue[1:]
         return front

     def clear(self):
         self.queue = []

 def test(queue):
     print('\nInit queue:')
     queue.init([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])
     queue.show()

     print('\nEnqueue element to queue:')
     queue.enqueue('like')
     queue.show()

     print('\nDequeue element from queue:')
     e = queue.dequeue()
     print('Element %s deququed,' % e)
     queue.show()

     print('\nSet queue max size:')
     try:
         queue.max = 1
     except Exception as e:
         print(e)

     print('\nSet queue max size:')
     queue.max = 7
     print(queue.max)

     print('\nEnqueue full queue:')
     try:
         queue.enqueue(7)
     except QueueFullException as e:
         print(e)

     print('\nClear queue:')
     queue.clear()
     queue.show()

     print('\nQueue is empty:')
     print(queue.is_empty)

     print('\nDequeue empty queue:')
     try:
         queue.dequeue()
     except QueueEmptyException as e:
         print(e)

 if __name__ == '__main__':
     test(Queue())

运行得到结果

Init queue:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7

Enqueue element to queue:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | like

Dequeue element from queue:
Element 1 deququed,
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | like

Set queue max size:
Resize queue failed, please dequeue some elements first.

Set queue max size:
7

Enqueue full queue:
Error: trying to enqueue element into a full queue

Clear queue:

Queue is empty:
True

Dequeue empty queue:
Error: trying to dequeue element from an empty queue

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1 数组栈