用列表實現佇列

       佇列和棧實現的功能差不多，無非是入佇列，出佇列，佇列長度等等。其中，入佇列可以用列表的append()來實現，出佇列可以使用pop(0)來實現。由於這個實現方法比較簡單，因此它也是最低效的。append方法入佇列和棧實現分析的一樣，每次新增元素都有可能要換底層陣列，所以效率不高；pop(0)操作的呼叫總是最壞情況，因為第一個元素移除，後面的所有元都需要往前移一位。
       對於append的低效，我們可以用改進棧的方法來改進佇列實現：具體參考Python用列表實現棧，佇列（一）

• 入佇列操作：給索引為(_front+_size)% $N$賦值；
• 出佇列操作：給索引為_front賦值為None，並且第一個元素的索引後移一位：(_front+1)% $N$。
  具體程式如下：

class Empty(Exception):
    def __init__(self, m):
        super().__init__(self)
        self.message = m

    def __str__(self):
        return self.message


class ArrayQueue:
    DEFAULT_CAPACITY = 10

    def __init__(self):
        self._data = [None] * self.DEFAULT_CAPACITY
        self._size = 0
        self._front = 0

    def __len__(self):
        return self._size

    def is_empty(self):
        return self._size == 0

    def first(self):
        if self.is_empty():
            raise Empty('Queue is empty')
        return self._data[self._front]

    def dequeue(self):
        if self.is_empty():
            raise Empty('Queue is empty')

        data = self._data[self._front]
        self._data[self._front] = None
        self._front = (self._front + 1) % len(self._data)
        self._size -= 1
        return data

    def enqueue(self, e):
        if self._size == len(self._data):
            self._resize(2 * len(self._data))

        index = (self._front + self._size) % len(self._data)
        self._data[index] = e
        self._size += 1

    def _resize(self, cap):
        old = self._data
        self._data = [None] * cap
        walk = self._front
        for k in range(self._size):
            self._data[k] = old[walk]
            walk = (walk + 1) % len(old)
        self._front = 0

測試程式：

from ArrayQueue import *

Q = ArrayQueue()
try:
    print(Q.is_empty())
    Q.enqueue(0)
    Q.enqueue(1)
    print(Q.first())
    print(len(Q))
    print(Q.dequeue())
    print(Q.dequeue())
    Q.dequeue()
    Q.enqueue(1)
except Empty as e:
    print(e)

測試結果：

以上程式碼中，_resize()方法是對列表的擴充套件，當然我們也可以新增一些程式碼，使其當儲存元素降低到陣列總儲存能力的四分之一的時候，列表容量縮小到當前的一半。（和之前Python列表實現棧一樣）

if self._size <= len(self._data)/4
	self._resize(len(self._data)//2)

最後總結一下Python列表實現的佇列的效率：

* 攤銷

以上是Python列表實現的佇列，如有錯誤，歡迎指教