Python实现四种基本线性数据结构：数组、堆栈、队列、链表

Python实现基本线性数据结构 Python实现基本线性数据结构是指使用Python语言实现四种基本的线性数据结构：数组、堆栈、队列和链表。这些数据结构是计算机科学中最基本的数据结构形式，广泛应用于各个领域。 一、数组 数组是最基本的数据结构形式，它是一组相同类型的数据元素的集合。数组的设计初衷是在形式上依赖内存分配而成的，所以必须在使用前预先请求空间。这使得数组有以下特性： 1. 请求空间以后大小固定，不能再改变（数据溢出问题）； 2. 在内存中有空间连续性的表现，中间不会存在其他程序需要调用的数据，为此数组的专用内存空间； 3. 在旧式编程语言中（如有中阶语言之称的C），程序不会对数组的操作做下界判断，也就有潜在的越界操作的风险（比如会把数据写在运行中程序需要调用的核心部分的内存上）。 然而，简单数组强烈倚赖电脑硬件之内存，所以不适用于现代的程序设计。欲使用可变大小、硬件无关性的数据类型，Java等程序设计语言均提供了更高级的数据结构：ArrayList、Vector等动态数组。 在Python中，List可以说是Python里的数组。List的实现结构体可以从CPython的源代码中看到，例如： ``` typedef struct { PyObject_VAR_HEAD /* Vector of pointers to list elements. list[0] is ob_item[0], etc. */ PyObject ob_item; /* ob_item contains space for 'allocated' elements. The number * currently in use is ob_size. * Invariants: * 0 <= ob_size <= allocated * len(list) == ob_size * ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0 * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations. * * Items must normally not be NULL, except during construction when * the list is not yet visible outside the function that builds it. */ Py_ssize_t allocated; } PyListObject; ``` 二、堆栈 堆栈是一种后进先出的数据结构，遵循 Last-In-First-Out（LIFO）的原则。堆栈的操作包括push（压栈）、pop（出栈）、peek（查看栈顶元素）等。 在Python中，可以使用List来实现堆栈的操作，例如： ``` stack = [] stack.append(1) # push stack.append(2) print(stack.pop()) # pop print(stack[-1]) # peek ``` 三、队列 队列是一种先进先出的数据结构，遵循 First-In-First-Out（FIFO）的原则。队列的操作包括enqueue（入队）、dequeue（出队）等。 在Python中，可以使用Queue模块来实现队列的操作，例如： ``` from queue import Queue q = Queue() q.put(1) # enqueue q.put(2) print(q.get()) # dequeue ``` 四、链表 链表是一种动态的数据结构，链表中的每个元素都是一个独立的对象，通过指针连接在一起。链表的操作包括插入、删除、遍历等。 在Python中，可以使用LinkedList模块来实现链表的操作，例如： ``` from linked_list import LinkedList ll = LinkedList() ll.append(1) # insert ll.append(2) print(ll[0]) # traverse ``` Python可以实现四种基本的线性数据结构：数组、堆栈、队列和链表。这些数据结构是计算机科学中最基本的数据结构形式，广泛应用于各个领域。