Python中双向队列deque使用示例

利用 .append 和 .pop 方法,我们可以把列表当作栈或者队列来用(比如,把 .append 和 .pop(0) 合起来用,就能模拟栈的“先进后出”的特点)。但是删除列表的第一个元素(抑或是在第一个元素之前添加一个元素)之类的操作是很耗时的,因为这些操作会牵扯到移动列表里的所有元素。频繁在首尾增减元素应该使用双向队列。


collections.deque 类(双向队列)是一个线程安全、可以快速从两端添加或者删除元素的数据类型。而且如果想要有一种数据类型来存放“最近用到的几个元素”,deque 也是一个很好的选择。这是因为在新建一个双向队列的时候,你可以指定这个队列的大小,如果这个队列满员了,还可以从反向端删除过期的元素,然后在尾端添加新的元素。

双向队列用法示例:

>>> from collections import deque
>>> dq = deque(range(10), maxlen=10)
>>> dq
deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], maxlen=10)
>>> dq.rotate(3)
>>> dq
deque([7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], maxlen=10)
>>> dq.rotate(-4)
>>> dq
deque([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0], maxlen=10)
>>> dq.appendleft(-1)
>>> dq
deque([-1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], maxlen=10)
>>> dq.extend([11, 22, 33])
>>> dq
deque([3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33], maxlen=10)
>>> dq.extendleft([10, 20, 30, 40])
>>> dq
deque([40, 30, 20, 10, 3, 4, 5, 6, 7, 8], maxlen=10)

maxlen 是一个可选参数,代表这个队列可以容纳的元素的数量,而且一旦设定,这个属性就不能修改了
队列的旋转操作接受一个参数 n,当 n > 0 时,队列的最右边的 n 个元素会被移动到队列的左边。当 n < 0 时,最左边的 n 个元素会被移动到右边。
当试图对一个已满(len(d) == d.maxlen)的队列做尾部添加操作的时候,它头部的元素会被删除掉。注意在下一行里,元素 0 被删除了。
extendleft(iter) 方法会把迭代器里的元素逐个添加到双向队列的左边,因此迭代器里的元素会逆序出现在队列里。

双向队列实现了大部分列表所拥有的方法,也有一些额外的符合自身设计的方法,比如说 popleft 和 rotate。但是为了实现这些方法,双向队列也付出了一些代价,从队列中间删除元素的操作会慢一些,因为它只对在头尾的操作进行了优化。

append 和 popleft 都是原子操作,也就说是 deque 可以在多线程程序中安全地使用,而使用者不需要担心资源锁的问题。

整理自《流畅的Python》关于deque的内容。