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青岛胶东建设国际机场网站手机版谷歌浏览器入口

wzjs 2025/8/4 15:04:53

青岛胶东建设国际机场网站,手机版谷歌浏览器入口,广州市建筑业联合会,企业网站建设项目描述Python数据结构进阶：栈与队列的实现与应用一、栈（Stack） 1.1 定义与特性后进先出（LIFO）原则： 最后添加的元素最先被移除类比场景：网页浏览器的返回按钮、餐厅盘子叠放1.2 核心操作操作时…

Python数据结构进阶：栈与队列的实现与应用

一、栈（Stack）

1.1 定义与特性

后进先出（LIFO）原则：
最后添加的元素最先被移除
类比场景：网页浏览器的返回按钮、餐厅盘子叠放

1.2 核心操作

操作	时间复杂度	功能说明
push()	O(1)	元素入栈
pop()	O(1)	移除栈顶元素
peek()	O(1)	查看栈顶元素
is_empty()	O(1)	判断栈是否为空

1.3 典型应用场景

案例1：括号匹配验证

输入示例："([{}])" → 有效

错误示例："({[)]}" → 无效

案例2：逆波兰表达式求值

表达式：["4", "13", "5", "/", "+"] → 等价于 4 + (13 / 5)

二、队列（Queue）

2.1 定义与特性

先进先出（FIFO）原则：
最先添加的元素最先被移除
类比场景：超市结账排队、打印机任务队列

2.2 核心操作

操作	时间复杂度	功能说明
enqueue()	O(1)	元素入队
dequeue()	O(1)	移除队首元素
front()	O(1)	查看队首元素
is_empty()	O(1)	判断队列是否为空

2.3 典型应用场景

案例1：任务调度系统

处理顺序：请求1 → 请求2 → 请求3

案例2：广度优先搜索（BFS）

遍历顺序：层级1 → 层级2 → 层级3

三、Python实现代码

3.1 栈的实现（三种方式）

# 方式1：使用列表实现
class ListStack:def __init__(self):self.items = []def push(self, item):self.items.append(item)def pop(self):return self.items.pop()def peek(self):return self.items[-1] if not self.is_empty() else Nonedef is_empty(self):return len(self.items) == 0# 方式2：使用collections.deque
from collections import deque
class DequeStack:def __init__(self):self.container = deque()def push(self, val):self.container.append(val)def pop(self):return self.container.pop()def peek(self):return self.container[-1] if self.container else None# 方式3：自定义链表实现
class Node:def __init__(self, value):self.value = valueself.next = Noneclass LinkedListStack:def __init__(self):self.top = Nonedef push(self, item):new_node = Node(item)new_node.next = self.topself.top = new_nodedef pop(self):if self.top is None:raise Exception("Stack is empty")value = self.top.valueself.top = self.top.nextreturn value

3.2 队列的实现（两种方式）

# 方式1：使用deque双端队列
from collections import deque
class ListQueue:def __init__(self):self.items = deque()def enqueue(self, item):self.items.append(item)def dequeue(self):return self.items.popleft() if self.items else Nonedef front(self):return self.items[0] if self.items else None# 方式2：循环数组实现
class CircularQueue:def __init__(self, capacity):self.capacity = capacityself.queue = [None]*capacityself.head = 0self.tail = 0self.size = 0def enqueue(self, item):if self.size == self.capacity:raise Exception("Queue is full")self.queue[self.tail] = itemself.tail = (self.tail + 1) % self.capacityself.size += 1def dequeue(self):if self.size == 0:return Noneitem = self.queue[self.head]self.head = (self.head + 1) % self.capacityself.size -= 1return item

四、每日挑战：括号匹配验证

4.1 问题描述

实现函数 is_valid_parentheses(s)：

输入示例： 
"()[]{}" → 返回True
"([)]"   → 返回False
"({[]})" → 返回True

4.2 实现思路

创建空栈和映射表 {')': '(', ']': '[', '}': '{'}
遍历每个字符：
- 左括号：入栈
- 右括号：检查栈顶是否匹配
最后检查栈是否为空

4.3 参考答案

def is_valid_parentheses(s: str) -> bool:stack = []mapping = {')': '(', ']': '[', '}': '{'}for char in s:if char in mapping.values():stack.append(char)elif char in mapping.keys():if not stack or stack[-1] != mapping[char]:return Falsestack.pop()return not stack