Python3 队列用法整理

先进先出队列(或简称队列)是一种基于先进先出(FIFO)策略的集合类型.

队列的最简单的例子是我们平时不时会参与的列。排队等待电影，在杂货店的收营台等待，在自助餐厅排队等待（这样我们可以弹出托盘栈）。行为良好的线或队列是有限制的，因为它只有一条路，只有一条出路。不能插队，也不能离开。你只有等待了一定的时间才能到前面。下图展示了一个简单的 Python 对象队列。
队列

1. 队列

队列是有序数据集合，队列的特点，删除数据项是在头部，称为前端(front)，增加数据在尾部，称为后端(rear)

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# 导入队列
from queue import Queue

# 最多接收3个数据
q = Queue(3)

# put 向队列中添加数据
q.put(1)
q.put(2)
q.put(3)

# 获取当前队列长度
print(q.qsize())

# 取出最前面的一个数据 1 , 还剩两个
print(q.get())

# 再加入数据
q.put(4)

#超过三个了.如果没有timeout参数会处于阻塞状态,卡在那边.若设置2秒,2秒后会raise 一个 FULL的报错
q.put(5, timeout=2))

# 当然,也可以直接给个 block=False,强制设置为不阻塞(默认为会阻塞的)，一旦超出队列长度，立即抛出异常
q.put(6, block=False)

# 同样的,当取值(get)的次数大于队列的长度的时候就会产生阻塞，设置超时时间意为最多等待x秒，队列中再没有数据，就抛出异常.
# 也可以使用block参数,跟上面一样

其他常用方法:

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#empty: 检查队列是否为空，为空返回True，不为空返回False
#full : 判断队列是否已经满了
#join & task_done : 阻塞与任务完成
#举例
from queue import Queue
q = Queue(2)
q.put('a')
q.put('b')
# 程序会一直卡在下面这一行，只要队列中还有值，程序就不会退出
q.join()
#-------------------------------------------------------------
q = Queue(2)
q.put('a')
q.put('b')

q.get()	
q.get()
# 插入两个元素之后再取出两个元素，执行后发现，程序还是卡在下面的那个join代码
q.join()
#-------------------------------------------------------------
q = Queue(2)
q.put('a')
q.put('b')

q.get()
# get取完队列中的一个值后，使用task_done方法告诉队列，我已经取出了一个值并处理完毕,下同
q.task_done()
q.get()
#在每次get取值之后，还需要在跟队列声明一下，我已经取出了数据并处理完毕，这样执行到join代码的时候才不会被卡住
q.task_done()
q.join()

2. 双向队列

接上面，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。

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.
使用示例如下:

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

❶ 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。
❷ 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。
❸ 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。
❹ 在尾部添加 3 个元素的操作会挤掉 -1、1 和 2。
❺ 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。

3. 其他队列

Python提供的所有队列类型

  1. 先进先出队列 queue.Queue
  2. 后进先出队列 queue.LifoQueue (Queue的基础上进行的封装)
  3. 优先级队列 queue.PriorityQueue (Queue的基础上进行的封装)
  4. 双向队列 queue.deque

除了上述提到的队列与双端队列,还有两个用的比较少的:后进先出队列与优先级队列

4. 自己队列实现

在实际编码中不会自己来实现一个队列.因为python本身就有自带的队列库.如果想自己实现可以利用列表的一些特性,比如.append或者.pop来实现.也可以抛开列表重新定义一个队列.这里有一个很好的例子来实现，Python队列实现例子

相关链接
https://facert.gitbooks.io/python-data-structure-cn/3.%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84/3.10.%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF%E9%98%9F%E5%88%97/
https://docs.lvrui.io/2016/07/20/Python%E4%B8%AD%E5%85%88%E8%BF%9B%E5%85%88%E5%87%BA%E9%98%9F%E5%88%97queue%E7%9A%84%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E4%BD%BF%E7%94%A8/