python数据结构——利用列表实现栈和队列

前言

栈和队列的内容，这里就不多说了，还有不清楚的看一下。
其实list能实现的要比我们定义的栈和队列多很多功能，但是我们还是要实现一个。
这里采用的duck typing，也就是

实现

先上代码吧。
事先说明：这里有一个empty异常，但是我并没有定义这个类，这个需要继承Exception，这里就不实现了，感兴趣的自己看一下吧
栈：

"""list实现的栈"""
class ArrayStack():
    def __init__(self):
        """Create an empty stack"""
        self._data = []
    def __len__(self):
        """return the number of elements in the stack"""
        return len(self._data)
    def is_empty(self):
        """return true if the stack is empty"""
        return len(self._data)==0
    def push(self,e):
        """Add element e to the top of the stack"""
        self._data.append(e)
    def pop(self):
        """remove and return the element from the top of the stack"""
        # 这里的Empty类要自己定义一下
        if self.is_empty():
            raise Empty('stack is empty')
        return self._data.pop()
    def top(self):
        """return but not remove the element at the top of the stack"""
        if self.is_empty():
            raise Empty('stack is empty')
        return self._data[-1]

重载了len方法，并且给出了判空函数、压栈出栈函数以及得到栈顶的函数。

队列：

"""自己定义的queue"""
class ArrayQueue():
    DEFAULT_CAPACITY = 10
    def __init__(self):
        """create an empty queue"""
        self._data = [None] * ArrayQueue.DEFAULT_CAPACITY
        # the length of the queue, len(data) is the length of the list
        self._size = 0
        # the index of the head
        self._front = 0
    def __len__(self):
        """return the number of elements in the queue"""
        return self._size
    def is_empty(self):
        """return true if the queue is empty"""
        return self._size == 0
    def dequeue(self):
        """remove and return the first element of the queue"""
        if self.size == len():
            # undefined empty
            raise Empty('Queue is empty')
        answer = self._data[self._front] = None
        # head -> new head, index++
        self._front = (self._front+1)%len(self._data)
        self._size -= 1

        if 0<self._size<len(self._data)//4:
            self._resize(len(len(self._data)//2))
        return answer
    def enqueue(self,e):
        """add e to the back of the queue"""
        if self._size == len(self._data):
            self._resize(2*self._size)
        avail = (self._front+self._size)%len(self._data)
        self._data[avail] = e
        self._size += 1
    def _resize(self,cap):
        """resize to a new list of capacity >= len(self)"""
        old = self._data
        self._data = [None]*cap
        walk = self._front
        # index reset to 0, data[0]=old[front]
        for k in range(self._size):
            self._data[k] = old[walk]
            walk = (1 + walk)%len(old)
        self._front = 0

这里的队列只是最简单的类型，没有涉及双向这些。
另外我们的队列是自己做的动态数组，而不是使用列表自带的动态数组方式。

动态数组的内容看这里，接下来主要是实现。

判空、计算长度还是很基础的，这里主要的是进出队列。

首先，我们用一个变量存储了队首位置，所以在每一次入队，当列表满了，我们需要重新申请空间，并进行内容的移动（在函数中完成），同时计算出新队尾的位置（队首下标+长度），并进行赋值，同时改变数组中元素的个数；
每一次出队，我们需要先判断队列是否为空。删除元素的过程就是将这个内容设置为none（因为最开始也是none)，然后因为是第二位变成队首，所以需要重新计算队首下标。同时记得处理队列大小即可。

调整数组大小这里，我们采用了比较简单的list方式，没用之前的ctype。
不过有一点还是要注意，移动的过程中我们需要调整位置

比如下边这个：
[d,e,f,a,b,c]
我们如果直接赋值，很明显是不对的，正确的应该是这样的：[a,b,c,d,e,f,none*6]