Python描述数据结构之链队列篇

前言

  本篇章主要介绍链队列，并用Python实现其基本操作。

1. 链队列

  队列的链式存储结构称为链队列，也是在单链表的基础上进行的修改，它是一个同时带有队首指针front和队尾指针rear的单链表，队首指针指向队首节点，队尾指针指向队尾结点。其结点定义同单链表结点：

class LinkNode(object):
    def __init__(self, data=None, next=None):
        self.data = data
        self.next = next

  队空条件： $front==rear$。

  出队时，先取出队首元素，将其从链表中移除，并让front指向其下一个结点，若该结点为最后一个结点，则置front和rear都为None。
  入队时，先建立一个新结点，将新结点插入到链表的尾部，并让rear指向这个新插入的结点，若原队列为空时，则让front也指向这个新插入的结点。

2. 基本操作

操作名称	操作说明
CreateLinkQueue(val_list)	创建链队列
IsEmpty()	判断链队列是否为空
LengthQueue()	返回链队列的长度
Traverse()	打印出链队列里的数据元素
EnQueue(data)	入队
DeQueue()	出队
GetHead()	取队首元素

3. 代码实现

class LinkQueue(object):
    def __init__(self):
        # 用这种方法创建的front和rear是不一样的, 地址不一样
        # self.front = LinkNode(None)
        # self.rear = LinkNode(None)
        # 用下面这种方法
        temp_node = LinkNode(None)
        self.front = temp_node
        self.rear = temp_node

    def CreateLinkQueue(self, val_list):
        for val in val_list:
            self.EnQueue(val)

    def IsEmpty(self):
        if self.front == self.rear:
            return True
        else:
            return False

    def LengthQueue(self):
        prehead = self.front
        count = 0
        while prehead.next:
            count += 1
            prehead = prehead.next
        return count

    def EnQueue(self, e):
        new_node = LinkNode(e)
        if self.IsEmpty():
            self.front.next = new_node
        self.rear.next = new_node
        self.rear = self.rear.next

    def DeQueue(self):
        if self.IsEmpty():
            print('队为空!')
            exit()
        else:
            temp = self.front.next
            self.front.next = temp.next
            if self.rear == temp:
                # 这个结点是尾结点
                self.front = self.rear
            return temp.data

    def Traverse(self):
        prehead = self.front
        while prehead.next:
            prehead = prehead.next
            print(prehead.data, end=' ')
        print('')

    def GetHead(self):
        return self.front.next.data

  测试代码如下：

if __name__ == '__main__':
    q1 = LinkQueue()
    q1.CreateLinkQueue([1, 3, 5, 7, 9])
    print('队列里的元素为: ', end='')
    q1.Traverse()
    print('队列的长度为: %d' % q1.LengthQueue())
    print('队首元素为: %d' % q1.GetHead())
    print('出队: ', end='')
    for i in range(q1.LengthQueue()):
        print(q1.DeQueue(), end=' ')

  运行结果如下：

结束语

  链式队列比较适合于数据元素变动较大的情形，如果程序中要使用多个队列，最好也使用链式队列。