01-deque类-双端队列-完全解读

标签：数据项 deque 01 双端 maxlen collections print import

1  deque类的适用场景

1.1 适用场景

deque并非列表的完美替代，一般情况下，它最适用于：

1.1  左入右出，或者 ，右入左出的数据结构。

       只通过对其两端数据的操作，实现压入和弹出。比如：简单的堆栈

1.2  创建有限长度的数据集，对近期有限事务或类似数据池的追踪记录。比如：日志等

1.2  不适合的场景

频繁访问序列中间元素的事务。（通过deque对象存取中间数据的效率相对低，在这种情况下，应当使用列表）

2  简要介绍及deque的发音

collections模块是对python通用容器类型（字典、集合、元组、列表）的补充。

deque对象是其中之一，实现了【双端队列数据类型】及其操作。

发音：deck，即：“double-ended queue”

---

本文基于官方文档，加入了理解，添加了一些应用实例。

感觉用【双端】更准确，而不是【双向】

3  定义

class collections.deque([iterable[, maxlen]])

---

对定义的说明：

1、使用deque()，将返回一个新的deque对象；

2、该对象初始化时，使用了append()函数，因此对象中的元素由左自右排列；

3、初始化该对象，使用的数据，来源于参数表中的可迭代对象（iterable）；

4、如果未传入可迭代对象（即未传入iterable参数），则该deque对象为空（empty）。

---

deque对象兼具堆栈和列表的特性：

1、线程安全

2、从两端弹出和添加元素具有极好的运行效能，时间复杂度均为O(1)

3、类比一般列表，在右侧操作效率会非常高，但在左侧或者中间执行类似操作时，效率会大幅降低。

注意：这些特性实质决定了它的应用场景。

4  maxlen参数【重要】

4.1  初始化deque对象时，如果【未指定maxlen或者maxlen的值为None】，则不会限制deque对象中数据项的个数。

4.2  指定的maxlen就是deque对象的最大数据项个数。

【以下特性重要】

4.3  一旦限定长度已满，当添加新的数据项时，将从另一端丢弃相应数量的数据项（有界的deque对象，类似Unix中的尾部过滤器）。

4.4  这种特性，常被用作跟踪和记录最近的事务（就像日志等）。 

备注：maxlen同时也是deque对象中的一个只读属性。

5  deque中的方法

5.1  append(x)

功能：【在右侧】添加数据项

与列表中的append相比，使用方法完全一致。

差异：若deque初始化，传入maxlen参数，则限制了它的长度。再在右侧添加若干元素，就会挤出左侧对应数量的数据项。而列表则不会。

类似的情况，在deque中，向两端添加数据项的操作（比如，appendleft/extend等，均存在，以下不再说明。（使用insert(i,x)，超出长度限制时，不会溢出，而是触发异常。）

示例：

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.append(6)
print(*d)  # 1 2 3 4 6

ls = [0, 1, 2, 3, 4]
print(*ls)  # 0 1 2 3 4
ls.append(6)
print(*ls)  # 0 1 2 3 4 6

5.2  appendleft(x)

功能：【在左侧】添加数据项

注意：右侧可能挤出

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.appendleft(6)
print(*d)  # 6 0 1 2 3

5.3  clear()

功能：清空deque中的所有数据项，将其长度变为0

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.clear()
print(len(d))  # 0

5.4  copy()

功能：创建对象的浅拷贝

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
e = d.copy()
print(*e)  # 0 1 2 3 4

5.5  count(x)

功能：返回对象数据项中包含x的数量（跟列表一样）

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
print(d.count(4)) # 1


ls = [0, 1, 2, 3, 4]
print(*ls)  # 0 1 2 3 4
print(ls.count(4))

5.6  extend(iterable)

功能：将传入的可迭代对象，以【单个数据项】的形式，添加到到deque对象右侧。

注意：左侧挤出

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.extend([7, 8, 9])
print(*d)  # 3 4 7 8 9

这里需要特别注意，extend方法与append方法的区别

extend：以单个元素的形式，添加【可迭代对象】。

append：以整体形式，添加【合法的任意数据项】。

示例如下：

from collections import deque

d1 = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d1)  # 0 1 2 3 4
d1.extend([7, 8, 9])
print(*d1)  # 3 4 7 8 9

d2 = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d2)  # 0 1 2 3 4
d2.append([7, 8, 9])
print(*d2)  # 1 2 3 4 [7, 8, 9]

5.7  extendleft(iterable)

功能：与extend相同，只是方向变为左侧。

注意：添加的顺序与可迭代对象中的元素顺序相反

考虑堆栈，后入先出

示例如下：

from collections import deque

d1 = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=5)
print(*d1)  # 0 1 2 3 4
d1.extendleft([7, 8, 9])
print(*d1)  # 9 8 7 0 1

5.8  index(x[, start[, stop]])

功能：在切片[start:end]范围内，返回第一个x的位置，如果未找到，则抛出ValueError异常。

因此，使用index方法，在不确定是否能找到时，需要处理异常，否则程序无法运行。

此方法与列表等序列中的同名方法一致。

示例如下：

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 3, 4, 5], maxlen=10)
print(*d)  # 0 1 2 3 4 5 3 4 5

ind1 = d.index(3,4) # 从第4个位置（包含）开始找
print(ind1) # 6

ind1 = d.index(3,4,5) 
# 这个语句编译时报错：ValueError: 3 is not in deque

5.9  insert(i, x)

功能：在位置i，插入数据项x

注意：与append/extend/extendleft不同的是，插入数据超出maxlen限制时，程序不会从左侧挤出对应数量的数据项，而会抛出IndexError。

示例如下：

from collections import deque

d = deque([0, 1, 2, 3, 4], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
ins = d.insert(1,7)
print(*d) # 0 7 1 2 3 4

ins = d.insert(1,9)
# IndexError: deque already at its maximum size

5.10  pop()

功能：从右侧，弹出并返回数据项，如果没有数据，则抛出IndexError

from collections import deque

d = deque([0, 1], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1

pop_num = d.pop()
print(pop_num,*d)  # 1 0

pop_num = d.pop()
print(pop_num,*d)  # 0，此时d中已无数据

d.pop()
# IndexError: pop from an empty deque

5.11  popleft()

功能：与pop()相同，仅将方向变为左侧

5.12  remove(value)

功能：删除遇到的第一个value数据项【注意：这里没有start,stop参数】

from collections import deque

d = deque([0, 1,2,3,4], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.remove(4)
print(*d) # 0 1 2 3

5.13  reverse()

功能：反转对象中的各数据项，并返回None【注意，是原地反转，是改变对象自己的数据项】

from collections import deque

d = deque([0, 1,2,3,4], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.reverse()
print(*d) # 4 3 2 1 0

5.14  rotate(n=1)

功能：旋转对象中的n个数据项，返回None

---

            当n为正数时，从右到左（相当于逆时间）旋转n个数据项。

           【为1时，相当于d.appendleft(d.pop())】

---

            当n为负数时，从左到右（相当于顺时间）旋转n个数据项。

           【为-1时，相当于d.append(d.popleft())】

---

           当n为0时，数据项不变

示例（n为正时）：

from collections import deque

d = deque([0, 1,2,3,4], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.rotate(1)
print(*d) # 4 0 1 2 3
d.rotate(2)
print(*d) # 2 3 4 0 1

示例（n为负时）：

from collections import deque

d = deque([0, 1,2,3,4], maxlen=6)
print(*d)  # 0 1 2 3 4
d.rotate(-1)
print(*d) # 1 2 3 4 0
d.rotate(-2)
print(*d) # 3 4 0 1 2

5.15 deque支持的其它操作

这些操作不在deque类中实现，而是本身参与表达式运算（如：迭代、二进制封装、成员运算符in、切片操作等），或者将实例作为参数，传给其它函数。

比如：len(d), reversed(d), copy.copy(d), copy.deepcopy(d)

标签：数据项,deque,01,双端,maxlen,collections,print,import
From： https://blog.csdn.net/2301_80452984/article/details/136528247