【Python】白话理解：双向队列collections.deque_python 双向队列

(1)浅层认知

collections是python内建标准库的集合模块，功能十分强大。
deque是模块中的双向队列对象，其底层逻辑是双向链表。

(2)deque比list更高效

因为采用了双向链表结构，所以可以很方便的塑造「队列」和「栈」，同时成本开销都比list列表要低（时间复杂度和空间复杂度），而且有十分便利的封装方法进行双端操作，几乎与list相关方法名一致、或者在此基础上的拓展。
接下来，我会来论证，如果以后我们要构造队列和栈，为什么要使用deque，而非list。

（3）成本开销

在算法逻辑中，经常会用到队列和栈这两种模型，如果我们用list实现，出队（pop）和插入（insert）时的空间复杂度大约为O(n)，deque在出队（pop）和入队（append）时的时间复杂度是O(1)。
为什么？因为链表只需要将指针置空或指向一个新的结点。而，数组都需要把前后的元素整体前移或后移。

（4）双向可操作的封装方法

（4-1）添加元素

（4-1-1）队尾添加元素

仍然是append()。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.append(0)
>>>q
1
2
3

（4-1-2）队头添加元素

因为队头在左侧，所以是appendleft()。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.appendletf(0)
>>>q
1
2
3

（4-1-3）限制最大长度的添加元素

假如说最多5个元素，当添加第6个元素时，会从另一侧挤掉（溢出）

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5], maxlen=5)
>>>q.append(0)
>>>q
#超过限制长度，队尾增加，队头自动删除
deque([2, 3, 4, 5, 0], maxlen=5)
1
2
3
4
5

（4-1-4）插入元素

仍然是insert(插入位置序号，插入的元素值)。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.insert(2,7)
>>>q
deque([1, 2, 7, 3, 4, 5])
1
2
3
4

（4-2）删除操作

（4-2-1）队尾推出元素

仍然是pop()。
同时返回该元素值。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.pop()
>>>q
deque([1，2, 3, 4])
1
2
3
4

（4-2-2）队头推出元素

因为是左侧的推出，保持一致，因此是popleft()。
同时返回该元素值。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.popleft()
>>>q
deque([2, 3, 4, 5])
1
2
3
4

（4-2-3）删除指定元素

remove(元素值)。因为是链表，无直接的序号索引。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.remove(2)
>>>q
deque([1, 3, 4, 5])
1
2
3
4

（4-3）添加序列

（4-3-1）序列创建方法

开始没有讲deque的创建方法，因为是想先对比添加和删除操作与list的异同，接下来，我们来看deque的创建方法，它有两个参数，

• 第2个参数maxlen可以固定队列的最大元素数，前面有应用过；
• 第1个参数，是一个迭代器，如果你把list传进去，它会自动 for in添加每一个元素，实际上就是list转deque，除此以外，无论你放什么，它都会 for in迭代进去，这也是迭代器为什么要叫迭代器的原因，万物皆可for in。

>>>q1=collections.deque()
>>>q2=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q3=collections.deque("12345")
>>>q4=collections.deque(range(1,6))
>>>q1
>>>q2
>>>q3
>>>q4
deque([])
deque([1, 2, 3, 4, 5])
deque(['1', '2', '3', '4', '5'])
deque([1, 2, 3, 4, 5])
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

通过观察我们发现，list的表达式是[]，而deque没有一对儿专属的符号来表示，它只能是deque([])，从某种意义上讲，deque是不是就是一种特殊的list补集呢？

（4-3-2）队尾添加序列

仍然是extend()。同时，因为传入的参数也是迭代器，可以传入任何可迭代的数据。

>>>q1=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q2=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q1.extend([6,7,8])
>>>q2.extend(range(6,10))
>>>q1
>>>q2
deque([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,])
deque([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
1
2
3
4
5
6
7
8

（4-3-3）队头添加元素

因为队头在左侧，所以是extendleft()。

>>>q1=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q2=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q1.extendleft([6,7,8])
>>>q2.extendleft(range(6,10))
>>>q1
>>>q2
deque([6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5])
deque([9, 8, 7, 6, 1, 2, 3, 4, 5])
1
2
3
4
5
6
7
8

（5）线程安全

因为是标准库中的封装对象之一，deque是线程安全的，也就是说可以同时从deque集合的左边和右边进行操作而不会有影响。

>>>q=collections.deque([1,2,3,4,5])
>>>q.append(q.popleft())
>>>q
deque([2, 3, 4, 5, 1])
1
2
3
4

参考引用：Python：【基础语法】 deque()用法