1. 队列的概念和性质

1.1 定义：

队列是一种有次序的数据集合，其特征是

新数据项的添加总发生在一端（通常称为“尾rear”端）
而现存数据项的移除总发生在另一端（通常称为“首front”端）
当数据项加入队列，首先出现在队尾，随着队首数据项的移除，它逐渐接近队首。

1.2 性质：

FIFO First-in first-out 先进先出：新加入的数据项必须在数据集末尾等待，而等待时间最长的数据项则是队首
队列仅有一个入口和一个出口：不允许数据项直接插入队中，也不允许从中间移除数据项

1.3 例子:

排队：上银行办业务，先到的人排在前面，先接受服务。后面的人后接受服务。

2. 数据结构中的队列Queue

在数据结构中，我们用Queue这种抽象数据类型表示队列。

2.1 定义：

抽象数据类型Queue由如下操作定义：

Queue()：创建一个空队列对象，返回值为Queue对象；
enqueue(item)：将数据项item添加到队尾，无返回值；即入队。
dequeue()：从队首移除数据项，返回值为队首数据项，队列被修改；即出队
isEmpty()：测试是否空队列，返回值为布尔值
size()：返回队列中数据项的个数。

2.2 例子

例如
在这里插入图片描述

2.3 代码实现Queue

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []
    def enqueue(self, item): # 复杂度是 O(n)
        self.items.insert(0, item) # 即，列表的最左端作为队尾，这是和栈最关键的区别
    def dequeue(self): # 复杂度是 O(1)
        return self.items.pop() # 即，列表的最右端作为队尾，这和栈是一样的
    def isEmpty(self):
        return self.items == []
    def size(self):
        return len(self.items)

# 测试
q = Queue()
q.enqueue("xxx")
print(q.items)
print(q.isEmpty())
print(q.size())
print(q.dequeue())
print(q.items)
print(q.isEmpty())
print(q.size())

3. 双端队列Deque

3.1 定义

双端队列是一种特殊的队列，这种队列数据项既可以从队首加入，也可以从
队尾加入；数据项也可以从两端移除。
某种意义上说，双端队列集成了栈和队列的能力
在这里插入图片描述

3.2 性质

双端队列并不具有内在的L IFO或者FIFO特性
如果用双端队列来模拟栈或队列，需要由使用者自行维护操作的一致性

4. 数据结构中的Deque

4.1 定义：

deque定义的操作如下：

Deque()：创建一个空双端队列
addFront(item)：将item加入队首
addRear(item)：将item加入队尾
removeFront()：从队首移除数据项，返回值为移除的数据项
removeRear()：从队尾移除数据项，返回值为移除的数据项
isEmpty()：返回deque是否为空
size()：返回deque中包含数据项的个数

4.2 例子

在这里插入图片描述

4.3 代码实现Deque

class Deque:
    def __init__(self):
        self.items = []
    def isEmpty(self):
        return self.items == []
    def addFront(self, item):
        self.items.append(item)
    def addRear(self, item):
       self.items.insert(0, item)
    def removeFront(self):
       return self.items.pop()
    def removeRear(self):
        return self.items.pop(0)
    def size(self):
        return len(self.items)

4.4 算法题：判断回文词：

4.4.1 问题：

“回文词”指正读和反读都一样的词，
如radar、madam、toot
中文“上海自来水来自海上”“山东落花生花落东山

4.4.2 解：

通过观察，每个词的字母构成都是左右对称的。我们使用双端队列存储每一个词的所有字母。字母从两端出队，当队列为空，或只剩下一个字母的时候，两端出队的字母相同，则是回文词。

class Deque:
    def __init__(self):
        self.items = []
    def isEmpty(self):
        return self.items == []
    def addFront(self, item):
        self.items.append(item)
    def addRear(self, item):
       self.items.insert(0, item)
    def removeFront(self):
       return self.items.pop()
    def removeRear(self):
        return self.items.pop(0)
    def size(self):
        return len(self.items)

def huiWenci(wordList):
    dq = Deque()
    for ch in wordList:
        dq.addRear(ch)
    stillEqual = True
    while dq.size() > 1 and stillEqual:
        first = dq.removeFront()
        last = dq.removeRear()
        if first != last:
            stillEqual = False
    return stillEqual

print(huiWenci("radar")) # True
print(huiWenci("toot")) # True
print(huiWenci("上海自来水来自海上")) # True
print(huiWenci("山东落花生花落东山")) # True
print(huiWenci("toor")) # False
print(huiWenci("山东落花生花落西山")) # False