Python deque 數據類型的使用方法

一、deque概述

deque是Python的collections模塊中的一種數據類型，是雙向隊列（double-ended queue）的實現。雙向隊列是一種隊列，但是可以在隊列的兩端添加和刪除元素，可以看做是棧和隊列的結合體。由於deque既可以從左側添加和刪除元素，也可以從右側添加和刪除元素，因此可以更加方便地進行隊列和棧的操作。deque的數據結構是基於鏈表實現的，因此在頻繁的插入和刪除操作中效率更高。

二、deque的創建

deque的創建可以使用以下語法：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4])

以上代碼就創建了一個包含4個元素的deque。可以發現，創建deque與創建普通的Python list非常相似，只需使用deque()函數，參數為包含元素的列表即可。

三、deque的基本操作

1. 添加元素

deque可以從左側和右側添加元素，分別使用appendleft()和append()函數，對應地，刪除元素可以使用popleft()和pop()函數。以下代碼演示如何從左側和右側添加元素：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4])
dq.appendleft(0)
dq.append(5)
print(dq)  # 輸出結果：deque([0, 1, 2, 3, 4, 5])

2. 刪除元素

刪除元素可以使用popleft()和pop()函數，以下代碼演示如何從左側和右側刪除元素：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4])
dq.popleft()
dq.pop()
print(dq)  # 輸出結果：deque([2, 3])

3. 訪問元素

deque可以使用下標訪問元素，也支持切片操作。下標訪問元素需要指定元素的位置，可以使用正負整數，其中正整數從左側開始計數，負整數從右側開始計數。以下代碼演示了如何訪問元素：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4])
print(dq[1])  # 輸出結果：2
print(dq[-1])  # 輸出結果：4
print(dq[1:-1])  # 輸出結果：deque([2, 3])

四、deque的高級操作

1. 旋轉操作

deque可以進行旋轉操作，即把隊列的元素向左或向右移動。旋轉的位數如果是正數，表示向右旋轉；如果是負數，表示向左旋轉。以下代碼演示了如何進行旋轉操作：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4])
dq.rotate(1)  # 向右旋轉1位
print(dq)  # 輸出結果：deque([4, 1, 2, 3])
dq.rotate(-2)  # 向左旋轉2位
print(dq)  # 輸出結果：deque([2, 3, 4, 1])

2. 其他操作

deque還支持其他一些基本操作，例如len()函數返回deque中元素的個數；extend()函數和extendleft()函數分別從deque的右側和左側添加多個元素；remove()函數移除deque中第一個匹配的元素；count()函數返回指定元素在deque中出現的次數；reverse()函數將deque中的元素反轉。以下代碼演示了如何使用這些操作：

from collections import deque
dq = deque([1, 2, 3, 4, 1])
print(len(dq))  # 輸出結果：5
dq.extend([5, 6])
print(dq)  # 輸出結果：deque([1, 2, 3, 4, 1, 5, 6])
dq.extendleft([0, -1])
print(dq)  # 輸出結果：deque([-1, 0, 1, 2, 3, 4, 1, 5, 6])
dq.remove(1)
print(dq)  # 輸出結果：deque([-1, 0, 2, 3, 4, 1, 5, 6])
print(dq.count(1))  # 輸出結果：1
dq.reverse()
print(dq)  # 輸出結果：deque([6, 5, 1, 4, 3, 2, 0, -1])

五、總結

deque是一種Python的collections模塊中的雙向隊列數據類型，可以從左側和右側添加和刪除元素，支持下標訪問和切片操作。deque是基於鏈表實現的，因此在頻繁的插入和刪除操作中效率更高。在實際編程中，deque可以被廣泛地應用於隊列和棧的場景，能夠更加方便地進行操作。此外，deque還支持一些高級操作，例如旋轉操作、擴展操作、移除操作、計數操作和反轉操作。