1. 栈
栈（stack），有些地方称为堆栈，是一种容器，可存入数据元素、访问元素、删除元素，它的特点在于只能允许在容器的一端（称为栈顶端指标，英语：top）进行加入数据（英语：push）和输出数据（英语：pop）的运算。没有了位置概念，保证任何时候可以访问、删除的元素都是此前最后存入的那个元素，确定了一种默认的访问顺序。
由于栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（LIFO, Last In First Out）的原理运作。
栈可以用顺序表实现，也可以用链表实现。
（1）栈的操作
- Stack() 创建一个新的空栈
- push(item) 添加一个新的元素item到栈顶
- pop() 弹出栈顶元素
- peek() 返回栈顶元素
- is_empty() 判断栈是否为空
- size() 返回栈的元素个数
（2）栈的实现
class Stack(object):
"""创建一个新的空栈"""
def __init__(self):
# 栈可以用顺序表或链表实现，同时需要考虑以哪一端作为栈顶。
# 从时间复杂度上考虑，List以列表尾部作为栈顶较合适，入栈出栈复杂度为o(1),链表以头部作为栈顶较合适，入栈出栈复杂度为o(1)
# 这里使用顺序表
self.list = []
def is_empty(self):
"""判断栈是否为空"""
return self.list == []
# return not self.list
def push(self, item):
"""添加一个新的元素item到栈顶"""
self.list.append(item)
def pop(self):
"""弹出栈顶元素"""
return self.list.pop()
def peek(self):
"""返回栈顶元素"""
if self.is_empty():
return None
else:
return self.list[-1]
def size(self):
"""返回栈的元素个数"""
return len(self.list)
if __name__ == "__main__":
stack = Stack()
stack.push("hello")
stack.push("world")
stack.push("itcast")
print (stack.size())
print (stack.peek())
print (stack.pop())
print (stack.pop())
print (stack.pop())
3
itcast
itcast
world
hello
2. 队列
队列（queue）是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。
队列是一种先进先出的（First In First Out）的线性表，简称FIFO。允许插入的一端为队尾，允许删除的一端为队头。队列不允许在中间部位进行操作！假设队列是q=（a1，a2，……，an），那么a1就是队头元素，而an是队尾元素。这样我们就可以删除时，总是从a1开始，而插入时，总是在队列最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯，排在第一个的优先出列，最后来的当然排在队伍最后。
同栈一样，队列也可以用顺序表或者链表实现。
（1）队列的操作
- Queue() 创建一个空的队列
- enqueue(item) 往队列中添加一个item元素
- dequeue() 从队列头部删除一个元素
- is_empty() 判断一个队列是否为空
- size() 返回队列的大小
（2）队列的实现
class Queue(object):
"""创建一个空的队列"""
def __init__(self):
self.list = []
def enqueue(self, item):
"""往队列中添加一个item元素"""
# 列表要先确定哪里是队列头，队列尾。
# 如果列表尾部为队列尾，则复杂度入队列为o(1),出队列为o(n)；若列表头部为队列尾，则复杂度是相反的。
# 因此需要根据具体情况，看是入队还是出队使用更频繁来决定
self.list.append(item) # 列表尾部为队列尾
# self.list.insert(0,item) # 列表头部为队列尾
def dequeue(self):
"""从队列头部删除一个元素"""
return self.list.pop(0) # 在列表头部弹出
# return self.list.pop() # 在列表尾部弹出
def is_empty(self):
"""判断一个队列是否为空"""
return self.list == []
def size(self):
"""返回队列的大小"""
return len(self.list)
if __name__ == "__main__":
q = Queue()
q.enqueue("hello")
q.enqueue("world")
q.enqueue("itcast")
print (q.size())
print (q.dequeue())
print (q.dequeue())
print (q.dequeue())
3
hello
world
itcast
3.双端队列
双端队列（deque，全名double-ended queue），是一种具有队列和栈的性质的数据结构。
双端队列中的元素可以从两端弹出，其限定插入和删除操作在表的两端进行。双端队列可以在队列任意一端入队和出队。
（1）双端队列的操作
- Deque() 创建一个空的双端队列
- add_front(item) 从队头加入一个item元素
- add_rear(item) 从队尾加入一个item元素
- remove_front() 从队头删除一个item元素
- remove_rear() 从队尾删除一个item元素
- is_empty() 判断双端队列是否为空
- size() 返回队列的大小
（2） 双端队列的实现
class Deque(object):
"""创建一个空的双端队列"""
def __init__(self):
self.list = []
def add_front(self, item):
"""从队头加入一个item元素"""
self.list.insert(0,item)
def add_rear(self, item):
"""从队尾加入一个item元素"""
self.list.append(item)
def remove_front(self):
"""从队头删除一个item元素"""
return self.list.pop(0)
def remove_rear(self):
"""从队尾删除一个item元素"""
return self.list.pop()
def is_empty(self):
"""判断双端队列是否为空"""
return self.list == []
def size(self):
"""返回队列的大小"""
return len(self.list)
if __name__ == "__main__":
deque = Deque()
deque.add_front(1)
deque.add_front(2)
deque.add_rear(3)
deque.add_rear(4)
print (deque.size())
print (deque.remove_front())
print (deque.remove_front())
print (deque.remove_rear())
print (deque.remove_rear())
4
2
1
4
3