Python数据结构之栈、队列的实现代码分享

Python  /  管理员 发布于 7年前   137

1. 栈

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

栈(Stack)是限制插入和删除操作只能在一个位置进行的表，该位置是表的末端，称为栈的顶(top)。栈的基本操作有PUSH(入栈)和POP(出栈)。栈又被称为LIFO(后入先出)表。

1.1 栈的实现

class Stack(object):  def __init__(self):    self.stack=[]  def isEmpty(self):    return self.stack==[]  def push(self,item):    self.stack.append(item)  def pop(self):    if self.isEmpty():      raise IndexError,'pop from empty stack'    return self.stack.pop()  def peek(self):    return self.stack[-1]  def size(self):    return len(self.stack)

1.2 栈应用

1.2.1 检查程序中成对的符号

程序的语法错误经常是由缺少一个符号造成的。可用栈来检查符号是否成对。做一个空栈，如果字符是开放符号('({[')则将其push栈中。如果符号是个闭合符号(')]}'),则当栈空时报错，对应'()}'的错误。否则，将栈pop，如果弹出的符号不是对应的开放符号，则报错，对应'(}'的错误。文件末尾，如果栈为空，则报错，对应'({}'的错误。

def match(i,j):  opens='([{'  closes=')]}'  return opens.index(i)==closes.index(j)def syntaxChecker(string):  stack=Stack()  balanced=True  for i in string:    if i in '([{':      stack.push(i)    elif i in ')]}':      if stack.isEmpty():        balanced=False        break      else:        j=stack.pop()        if not match(j,i):          balanced=False          break  if not stack.isEmpty():    balanced=False  return balanced

1.2.2 进制转换

十进制转换二进制：把十进制转成二进制一直分解至商数为0。从最底左边数字开始读，之后读右边的数字，从下读到上。

来自《Problem Solving with Algorithms and Data Structures》的图片：

代码：

def decimal_to_bin(dec):  stack=Stack()  cur=dec  while cur>0:    a=cur%2    cur=cur/2    stack.push(a)  binstr=''  while not stack.isEmpty():    binstr+=str(stack.pop())  return binstr

1.2.3 后缀记法

后缀记法(postfix)，使用一个栈，见到一个数时入栈，遇到一个运算符时就作用于从栈弹出的两个元素，将结果弹入栈中。

(7+8)/(3+2)可以写作7 8 + 3 2 + /

来自《Problem Solving with Algorithms and Data Structures》的图片：

def infixtoPostfix(infix):  a={}  a['*']=3  a['/']=3  a['+']=2  a['-']=2  a['(']=1  stack=Stack()  post=''  for i in infix:    if i not in a and i!=')':      post+=i    elif i=='(':      stack.push(i)    elif i==')':      top=stack.pop()      while top!='(':        post+=top        top=stack.pop()    else:           while not stack.isEmpty() and a[i]<=a[stack.peek()]:        post+=stack.pop()      stack.push(i)  while not stack.isEmpty():    post+=stack.pop()  return post          def postfixExp(postfix):  stack=Stack()  postlist=postfix.split()  for i in postlist:    if i not in '+-*/':      stack.push(i)    else:      a=stack.pop()      b=stack.pop()      result=math(i,b,a)      stack.push(result)  return stack.pop()def math(x,y,z):  if x=='+':    return float(y)+float(z)  if x=='-':    return float(y)-float(z)  if x=='*':    return float(y)*float(z)  if x=='/':    return float(y)/float(z)

2 队列

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

队列(queue)也是表，使用队列时插入和删除在不同的端进行。队列的基本操作是Enqueue(入队)，在表的末端(rear)插入一个元素，还有出列(Dequeue)，删除表开头的元素。

class Queue(object):  def __init__(self):    self.queue=[]  def isEmpty(self):    return self.queue==[]  def enqueue(self,x):    self.queue.append(x)  def dequeue(self):    if self.queue:      a=self.queue[0]      self.queue.remove(a)      return a    else:      raise IndexError,'queue is empty'  def size(self):    return len(self.queue)

总结

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