用Python实现的数据结构与算法-队列

1.概述
队列（Queue）是一种先进先出（FIFO）的线性数据结构，插入操作在队尾（rear）进行，删除操作在队首（front）进行。
 
2.ADT
队列ADT（抽象数据类型）一般提供以下接口：
 
Queue()：创建队列
enqueue(item)：向队尾插入项
dequeue()：返回队首的项，并从队列中删除该项
empty()：
判断队列是否为空
size()：返回队列中项的个数
队列操作的示意图如下：



3.Python实现
使用Python的内建类型list列表，可以很方便地实现队列ADT：
#!/usr/bin/envpython
# -*- coding: utf-8-*-

class Queue:
def __init__(self):
self.items = []

#入队操作
def enqueue(self, item):
self.items.append(item)

#出队操作
def dequeue(self):
return self.items.pop(0)

#判断队是否为空
def empty(self):
return self.size() == 0

#返回队中元素个数
def size(self):
return len(self.items)
4.应用
著名的 约瑟夫斯问题（Josephus Problem）是应用队列（确切地说，是循环队列）的典型案例。在 约瑟夫斯问题中，参与者围成一个圆圈，从某个人（队首）开始报数，报数到n+1的人退出圆圈，然后从退出人的下一位重新开始报数；重复以上动作，直到只剩下一个人为止。
 
值得注意的是，Queue类只实现了简单队列，上述问题实际上需要用循环队列来解决。在报数过程中，通过“将（从队首）出队的人再入队（到队尾）”来模拟循环队列的行为。具体代码如下：
#!/usr/bin/envpython
# -*- coding: utf-8-*-

defjosephus(namelist, num):
simqueue = Queue()
for name in namelist:
simqueue.enqueue(name)
#人名全部压入队

while simqueue.size() > 1:
for i in xrange(num): #xrange返回从0开始的num个迭代序列
simqueue.enqueue(simqueue.dequeue())
#前N个指定人数依次出队，再依次入队

simqueue.dequeue()
#第N+1个出队

return simqueue.dequeue()
#返回第N+1个出队的人名

if __name__ =='__main__':
print(josephus(["Bill","David", "Kent", "Jane", "Susan","Brad"], 3))
运行结果：
$ python josephus.py
Susan