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Yudong Jin 2 years ago
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5
codes/cpp/chapter_array_and_linkedlist/my_list.cpp
Unescape View File

@ -72,15 +72,18 @@ public:
}
/* 删除元素 */
void remove(int index) {
int remove(int index) {
if (index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
int num = nums[index];
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
numsSize--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */

7
codes/cpp/chapter_stack_and_queue/array_queue.cpp
Unescape View File

@ -51,11 +51,8 @@ public:
/* 出队 */
int poll() {
// 删除头结点
if (empty())
throw out_of_range("队列为空");
int num = nums[front];
// 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
int num = peek();
// 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
front = (front + 1) % capacity();
return num;
}

2
codes/go/chapter_stack_and_queue/array_queue.go
Unescape View File

@ -56,7 +56,7 @@ func (q *ArrayQueue) Poll() any {
return nil
}
v := q.data[q.head]
// 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
// 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
q.head = (q.head + 1) % q.capacity
return v
}

13
codes/java/chapter_array_and_linkedlist/my_list.java
Unescape View File

@ -56,13 +56,13 @@ class MyList {
}
/* 中间插入元素 */
public void add(int index, int num) {
public void insert(int index, int num) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size == capacity())
extendCapacity();
// 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for (int j = size - 1; j >= index; j--) {
nums[j + 1] = nums[j];
}
@ -72,15 +72,18 @@ class MyList {
}
/* 删除元素 */
public void remove(int index) {
public int remove(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
int num = nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
size--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
@ -118,7 +121,7 @@ public class my_list {
" ，容量 = " + list.capacity() + " ，长度 = " + list.size());
/* 中间插入元素 */
list.add(3, 6);
list.insert(3, 6);
System.out.println("在索引 3 处插入数字 6 ，得到 list = " + Arrays.toString(list.toArray()));
/* 删除元素 */

7
codes/java/chapter_stack_and_queue/array_queue.java
Unescape View File

@ -50,11 +50,8 @@ class ArrayQueue {
/* 出队 */
public int poll() {
// 删除头结点
if (isEmpty())
throw new EmptyStackException();
int num = nums[front];
// 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
int num = peek();
// 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
front = (front + 1) % capacity();
return num;
}

3
codes/python/chapter_array_and_linkedlist/my_list.py
Unescape View File

@ -36,9 +36,10 @@ class MyList:
assert index < self.__size, "索引越界"
self.__nums[index] = num
""" 中间插入元素 """
""" 中间插入（尾部添加）元素 """
def add(self, num, index=-1):
assert index < self.__size, "索引越界"
# 若不指定索引 index ，则向数组尾部添加元素
if index == -1:
index = self.__size
# 元素数量超出容量时，触发扩容机制

48
codes/python/chapter_stack_and_queue/array_queue.py
Unescape View File

@ -13,9 +13,9 @@ from include import *
""" 基于环形数组实现的队列 """
class ArrayQueue:
def __init__(self, size):
self.__nums = [None] * size # 用于存储队列元素的数组
self.__front = 0 # 头指针，指向队首
self.__rear = 0 # 尾指针，指向队尾 + 1
self.__nums = [0] * size # 用于存储队列元素的数组
self.__front = 0 # 头指针，指向队首
self.__rear = 0 # 尾指针，指向队尾 + 1
""" 获取队列的容量 """
def capacity(self):
@ -31,7 +31,7 @@ class ArrayQueue:
return (self.__rear - self.__front) == 0
""" 入队 """
def put(self, val):
def push(self, val):
if self.size() == self.capacity():
print("队列已满")
return False
@ -41,13 +41,10 @@ class ArrayQueue:
self.__rear = (self.__rear + 1) % self.capacity()
""" 出队 """
def get(self):
def poll(self):
# 删除头结点
if self.is_empty():
print("队列为空")
return False
num = self.__nums[self.__front]
# 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
num = self.peek()
# 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
self.__front = (self.__front + 1) % self.capacity()
return num
@ -60,7 +57,7 @@ class ArrayQueue:
return self.__nums[self.__front]
""" 访问指定位置元素 """
def get_index(self, index):
def get(self, index):
if index >= self.size():
print("索引越界")
return False
@ -68,7 +65,7 @@ class ArrayQueue:
""" 返回列表用于打印 """
def to_list(self):
res = [None] * self.size()
res = [0] * self.size()
j = self.__front
for i in range(self.size()):
res[i] = self.__nums[(j % self.capacity())]
@ -76,35 +73,36 @@ class ArrayQueue:
return res
""" Driver Code """
if __name__ == "__main__":
""" 初始化队列 """
queue = ArrayQueue(10)
""" 元素入队 """
queue.put(1)
queue.put(3)
queue.put(2)
queue.put(5)
queue.put(4)
print("队列 queue = ", queue.to_list())
queue.push(1)
queue.push(3)
queue.push(2)
queue.push(5)
queue.push(4)
print("队列 queue =", queue.to_list())
""" 访问队首元素 """
peek = queue.peek()
print("队首元素 peek = ", peek)
print("队首元素 peek =", peek)
""" 访问索引 index 处元素 """
num = queue.get_index(3)
num = queue.get(3)
print("队列索引 3 处的元素为 num =", num)
""" 元素出队 """
get = queue.get()
print("出队元素 get = ", get)
print("出队后 queue = ", queue.to_list())
poll = queue.poll()
print("出队元素 poll =", poll)
print("出队后 queue =", queue.to_list())
""" 获取队列的长度 """
size = queue.size()
print("队列长度 size = ", size)
print("队列长度 size =", size)
""" 判断队列是否为空 """
is_empty = queue.is_empty()
print("队列是否为空 = ", is_empty)
print("队列是否为空 =", is_empty)

30
codes/python/chapter_stack_and_queue/deque.py
Unescape View File

@ -12,36 +12,38 @@ from include import *
from collections import deque
""" Driver Code """
if __name__ == "__main__":
""" 初始化双向队列 """
duque = deque()
""" 元素入队 """
duque.append(2) # 添加至队尾
duque.append(2) # 添加至队尾
duque.append(5)
duque.append(4)
duque.appendleft(3) # 添加至队首
duque.appendleft(1)
print("双向队列 duque = ", duque)
print("双向队列 duque =", duque)
""" 访问队首元素 """
peekFirst = duque[0] # 队首元素
print("队首元素 peekFirst = ", peekFirst)
peekLast = duque[-1] # 队尾元素
print("队尾元素 peekLast = ", peekLast)
front = duque[0] # 队首元素
print("队首元素 front =", front)
rear = duque[-1] # 队尾元素
print("队尾元素 rear =", rear)
""" 元素出队 """
popFirst = duque.pop() # 队首元素出队
print("队首出队元素 popFirst= ", popFirst)
print("队首出队后 duque = ", duque)
popLast = duque.popleft() # 队尾元素出队
print("队尾出队元素 popLast= ", popLast)
print("队尾出队后 duque = ", duque)
pop_front = duque.popleft() # 队首元素出队
print("队首出队元素 pop_front =", pop_front)
print("队首出队后 duque =", duque)
pop_rear = duque.pop() # 队尾元素出队
print("队尾出队元素 pop_rear =", pop_rear)
print("队尾出队后 duque =", duque)
""" 获取双向队列的长度 """
size = len(duque)
print("双向队列长度 size = ", size)
print("双向队列长度 size =", size)
""" 判断双向队列是否为空 """
is_empty = len(duque) == 0
print("双向队列是否为空 = ", is_empty)
print("双向队列是否为空 =", is_empty)

33
codes/python/chapter_stack_and_queue/linkedlist_queue.py
Unescape View File

@ -13,8 +13,8 @@ from include import *
""" 基于链表实现的队列 """
class LinkedListQueue:
def __init__(self):
self.__front = 0 # 头结点 front
self.__rear = 0 # 尾结点 rear
self.__front = None # 头结点 front
self.__rear = None # 尾结点 rear
self.__size = 0
""" 获取队列的长度 """
@ -26,7 +26,7 @@ class LinkedListQueue:
return not self.__front
""" 入队 """
def put(self, num):
def push(self, num):
# 尾结点后添加 num
node = ListNode(num)
# 如果队列为空，则令头、尾结点都指向该结点
@ -40,7 +40,7 @@ class LinkedListQueue:
self.__size += 1
""" 出队 """
def get(self):
def poll(self):
num = self.peek()
# 删除头结点
self.__front = self.__front.next
@ -64,31 +64,32 @@ class LinkedListQueue:
return queue
""" Driver Code """
if __name__ == "__main__":
""" 初始化队列 """
queue = LinkedListQueue()
""" 元素入队 """
queue.put(1)
queue.put(3)
queue.put(2)
queue.put(5)
queue.put(4)
print("队列 queue = ", queue.to_list())
queue.push(1)
queue.push(3)
queue.push(2)
queue.push(5)
queue.push(4)
print("队列 queue =", queue.to_list())
""" 访问队首元素 """
peek = queue.peek()
print("队首元素 front = ", peek)
print("队首元素 front =", peek)
""" 元素出队 """
get = queue.get()
print("出队元素 get = ", get)
print("出队后 queue = ", queue.to_list())
pop_front = queue.poll()
print("出队元素 poll =", pop_front)
print("出队后 queue =", queue.to_list())
""" 获取队列的长度 """
size = queue.size()
print("队列长度 size = ", size)
print("队列长度 size =", size)
""" 判断队列是否为空 """
is_empty = queue.is_empty()
print("队列是否为空 = ", is_empty)
print("队列是否为空 =", is_empty)

38
codes/python/chapter_stack_and_queue/queue.py
Unescape View File

@ -1,5 +1,5 @@
'''
File: queue.py
File: que.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
'''
@ -10,33 +10,35 @@ import sys
sys.path.append(osp.dirname(osp.dirname(osp.abspath(__file__))))
from include import *
import queue
""" Driver Code """
if __name__ == "__main__":
""" 初始化队列 """
queue = queue.Queue()
# 在 Python 中，我们一般将双向队列类 deque 看左队列使用
# 虽然 queue.Queue() 是纯正的队列类，但不太好用，因此不建议
que = collections.deque()
""" 元素入队 """
queue.put(1)
queue.put(3)
queue.put(2)
queue.put(5)
queue.put(4)
print("队列 queue = ", queue.queue)
que.append(1)
que.append(3)
que.append(2)
que.append(5)
que.append(4)
print("队列 que =", que)
""" 访问队首元素 """
peek = queue.queue[0]
print("队首元素 peek = ", peek)
front = que[0];
print("队首元素 front =", front);
""" 元素出队 """
get = queue.get()
print("出队元素 get = ", get)
print("出队后 queue = ", queue.queue)
pop = que.popleft()
print("出队元素 pop =", pop)
print("出队后 que =", que)
""" 获取队列的长度 """
size = queue.qsize()
print("队列长度 size = ", size)
size = len(que)
print("队列长度 size =", size)
""" 判断队列是否为空 """
is_empty = queue.empty()
print("队列是否为空 = ", is_empty)
is_empty = len(que) == 0
print("队列是否为空 =", is_empty)

1
codes/python/include/__init__.py
Unescape View File

@ -1,5 +1,6 @@
import copy
import math
import queue
import random
import functools
import collections

3
codes/python/include/print_util.py
Unescape View File

@ -4,6 +4,8 @@ Created Time: 2021-12-11
Author: Krahets (krahets@163.com)
'''
import copy
import queue
from .binary_tree import TreeNode, tree_to_list
from .linked_list import ListNode, linked_list_to_list
@ -28,7 +30,6 @@ def print_linked_list(head):
arr = linked_list_to_list(head)
print(' -> '.join([str(a) for a in arr]))
class Trunk:
def __init__(self, prev=None, str=None):
self.prev = prev

29
docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md
Unescape View File

@ -288,13 +288,13 @@ comments: true
}
/* 中间插入元素 */
public void add(int index, int num) {
public void insert(int index, int num) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size == capacity())
extendCapacity();
// 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for (int j = size - 1; j >= index; j--) {
nums[j + 1] = nums[j];
}
@ -304,15 +304,18 @@ comments: true
}
/* 删除元素 */
public void remove(int index) {
public int remove(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
int num = nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
size--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
@ -394,15 +397,18 @@ comments: true
}
/* 删除元素 */
void remove(int index) {
int remove(int index) {
if (index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
int num = nums[index];
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
numsSize--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
@ -419,16 +425,6 @@ comments: true
delete[] temp;
numsCapacity = newCapacity;
}
/* 将列表转换为 Vector 用于打印 */
vector<int> toVector() {
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
vector<int> vec(size());
for (int i = 0; i < size(); i++) {
vec[i] = nums[i];
}
return vec;
}
};
```
@ -463,9 +459,10 @@ comments: true
assert index < self.__size, "索引越界"
self.__nums[index] = num
""" 中间插入元素 """
""" 中间插入（尾部添加）元素 """
def add(self, num, index=-1):
assert index < self.__size, "索引越界"
# 若不指定索引 index ，则向数组尾部添加元素
if index == -1:
index = self.__size
# 元素数量超出容量时，触发扩容机制

22
docs/chapter_stack_and_queue/deque.md
Unescape View File

@ -92,5 +92,27 @@ comments: true
=== "Python"
```python title="deque.py"
""" 初始化双向队列 """
duque = deque()
""" 元素入队 """
duque.append(2) # 添加至队尾
duque.append(5)
duque.append(4)
duque.appendleft(3) # 添加至队首
duque.appendleft(1)
""" 访问队首元素 """
front = duque[0] # 队首元素
rear = duque[-1] # 队尾元素
""" 元素出队 """
pop_front = duque.popleft() # 队首元素出队
pop_rear = duque.pop() # 队尾元素出队
""" 获取双向队列的长度 """
size = len(duque)
""" 判断双向队列是否为空 """
is_empty = len(duque) == 0
```

157
docs/chapter_stack_and_queue/queue.md
Unescape View File

@ -20,13 +20,13 @@ comments: true
<div class="center-table" markdown>
| 方法 | 描述 |
| --------- | ---------------------------- |
| offer() | 元素入队，即将元素添加至队尾 |
| poll() | 队首元素出队 |
| front() | 访问队首元素 |
| size() | 获取队列的长度 |
| isEmpty() | 判断队列是否为空 |
| 方法 | 描述 |
| --------- | ------------------------ |
| offer() | 元素入队，即将元素添加至队尾 |
| poll() | 队首元素出队 |
| front() | 访问队首元素 |
| size() | 获取队列的长度 |
| isEmpty() | 判断队列是否为空 |
</div>
@ -87,7 +87,29 @@ comments: true
=== "Python"
```python title="queue.py"
""" 初始化队列 """
# 在 Python 中，我们一般将双向队列类 deque 看左队列使用
# 虽然 queue.Queue() 是纯正的队列类，但不太好用，因此不建议
que = collections.deque()
""" 元素入队 """
que.append(1)
que.append(3)
que.append(2)
que.append(5)
que.append(4)
""" 访问队首元素 """
front = que[0];
""" 元素出队 """
pop = que.popleft()
""" 获取队列的长度 """
size = len(que)
""" 判断队列是否为空 """
is_empty = len(que) == 0
```
## 队列实现
@ -209,7 +231,49 @@ comments: true
=== "Python"
```python title="linkedlist_queue.py"
""" 基于链表实现的队列 """
class LinkedListQueue:
def __init__(self):
self.__front = None # 头结点 front
self.__rear = None # 尾结点 rear
self.__size = 0
""" 获取队列的长度 """
def size(self):
return self.__size
""" 判断队列是否为空 """
def is_empty(self):
return not self.__front
""" 入队 """
def push(self, num):
# 尾结点后添加 num
node = ListNode(num)
# 如果队列为空，则令头、尾结点都指向该结点
if self.__front == 0:
self.__front = node
self.__rear = node
# 如果队列不为空，则将该结点添加到尾结点后
else:
self.__rear.next = node
self.__rear = node
self.__size += 1
""" 出队 """
def poll(self):
num = self.peek()
# 删除头结点
self.__front = self.__front.next
self.__size -= 1
return num
""" 访问队首元素 """
def peek(self):
if self.size() == 0:
print("队列为空")
return False
return self.__front.val
```
### 基于数组的实现
@ -262,11 +326,8 @@ comments: true
}
/* 出队 */
public int poll() {
// 删除头结点
if (isEmpty())
throw new EmptyStackException();
int num = nums[front];
// 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
int num = peek();
// 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
front = (front + 1) % capacity();
return num;
}
@ -329,11 +390,8 @@ comments: true
}
/* 出队 */
int poll() {
// 删除头结点
if (empty())
throw out_of_range("队列为空");
int num = nums[front];
// 队头指针向后移动，越过尾部后返回到数组头部
int num = peek();
// 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
front = (front + 1) % capacity();
return num;
}
@ -356,11 +414,70 @@ comments: true
=== "Python"
```python title="array_queue.py"
""" 基于环形数组实现的队列 """
class ArrayQueue:
def __init__(self, size):
self.__nums = [0] * size # 用于存储队列元素的数组
self.__front = 0 # 头指针，指向队首
self.__rear = 0 # 尾指针，指向队尾 + 1
""" 获取队列的容量 """
def capacity(self):
return len(self.__nums)
""" 获取队列的长度 """
def size(self):
# 由于将数组看作为环形，可能 rear < front ，因此需要取余数
return (self.capacity() + self.__rear - self.__front) % self.capacity()
""" 判断队列是否为空 """
def is_empty(self):
return (self.__rear - self.__front) == 0
""" 入队 """
def push(self, val):
if self.size() == self.capacity():
print("队列已满")
return False
# 尾结点后添加 num
self.__nums[self.__rear] = val
# 尾指针向后移动一位，越过尾部后返回到数组头部
self.__rear = (self.__rear + 1) % self.capacity()
""" 出队 """
def poll(self):
# 删除头结点
num = self.peek()
# 队头指针向后移动一位，若越过尾部则返回到数组头部
self.__front = (self.__front + 1) % self.capacity()
return num
""" 访问队首元素 """
def peek(self):
# 删除头结点
if self.is_empty():
print("队列为空")
return False
return self.__nums[self.__front]
""" 访问指定位置元素 """
def get(self, index):
if index >= self.size():
print("索引越界")
return False
return self.__nums[(self.__front + index) % self.capacity()]
""" 返回列表用于打印 """
def to_list(self):
res = [0] * self.size()
j = self.__front
for i in range(self.size()):
res[i] = self.__nums[(j % self.capacity())]
j += 1
return res
```
## 队列典型应用
- **淘宝订单。** 购物者下单后，订单就被加入到队列之中，随后系统再根据顺序依次处理队列中的订单。在双十一时，在短时间内会产生海量的订单，如何处理「高并发」则是工程师们需要重点思考的问题。
- **各种待办事项。** 例如打印机的任务队列、餐厅的出餐队列等等。

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