python中deque双端队列怎么用？-Python教程-PHP中文网

python中deque双端队列怎么用？

穿越時空

发布： 2025-09-14 23:09:01

原创

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deque是Python中高效处理双端操作的队列结构，适用于频繁在两端增删元素的场景。它支持append、appendleft、pop、popleft等基本操作，时间复杂度均为O(1)，性能优于list。通过maxlen参数可实现固定长度的滑动窗口，超出时自动从对端移除元素。deque不支持线程安全，多线程环境下需配合锁机制使用。适合用于实现队列、栈、缓冲区等数据结构。

python中deque双端队列怎么用？

Python的

deque

登录后复制

（双端队列）允许你高效地在队列的两端添加和移除元素。它特别适用于需要频繁进行头尾操作的场景，比如实现队列、栈或者需要快速访问两端元素的滑动窗口。

deque

登录后复制

在

collections

登录后复制

模块中。

使用

deque

登录后复制

，你可以轻松地进行元素的添加、删除，并且它在这些操作上的性能通常优于使用

list

登录后复制

。

解决方案（直接输出解决方案即可）

deque

登录后复制

的基本操作包括：

```
append(x)
```
登录后复制
: 在队列右端添加元素
```
x
```
登录后复制
。
```
appendleft(x)
```
登录后复制
: 在队列左端添加元素
```
x
```
登录后复制
。
```
pop()
```
登录后复制
: 移除并返回队列右端的元素。
```
popleft()
```
登录后复制
: 移除并返回队列左端的元素。
```
extend(iterable)
```
登录后复制
: 从队列右端添加
```
iterable
```
登录后复制
中的元素。
```
extendleft(iterable)
```
登录后复制
: 从队列左端添加
```
iterable
```
登录后复制
中的元素 (注意：元素顺序会反转)。
```
rotate(n)
```
登录后复制
: 将队列中的元素向右循环移动
```
n
```
登录后复制
步。如果
```
n
```
登录后复制
是负数，则向左移动。
```
clear()
```
登录后复制
: 移除队列中的所有元素。
```
count(x)
```
登录后复制
: 返回队列中等于
```
x
```
登录后复制
的元素个数。
```
remove(value)
```
登录后复制
: 移除队列中第一个等于
```
value
```
登录后复制
的元素。如果没有找到，则引发
```
ValueError
```
登录后复制
。
```
reverse()
```
登录后复制
: 反转队列中的元素顺序。

示例代码：

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from collections import deque

# 创建一个deque
d = deque()

# 从右端添加元素
d.append(1)
d.append(2)
d.append(3)

# 从左端添加元素
d.appendleft(0)

print(d)  # 输出: deque([0, 1, 2, 3])

# 移除右端元素
d.pop()

# 移除左端元素
d.popleft()

print(d)  # 输出: deque([1, 2])

# 扩展队列
d.extend([4, 5, 6])
print(d) # deque([1, 2, 4, 5, 6])

# 从左边扩展队列 (注意顺序反转)
d.extendleft([-1, -2, -3])
print(d) # deque([-3, -2, -1, 1, 2, 4, 5, 6])

# 旋转队列
d.rotate(2)  # 向右旋转2步
print(d) # deque([5, 6, -3, -2, -1, 1, 2, 4])

d.rotate(-2) # 向左旋转2步
print(d) # deque([-3, -2, -1, 1, 2, 4, 5, 6])

# 统计元素个数
print(d.count(2)) # 1

# 移除指定元素
d.remove(2)
print(d) # deque([-3, -2, -1, 1, 4, 5, 6])

# 反转队列
d.reverse()
print(d) # deque([6, 5, 4, 1, -1, -2, -3])

# 清空队列
d.clear()
print(d) # deque([])

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何时应该使用

deque

登录后复制

而不是

list

登录后复制

？

当你的主要操作涉及在序列的两端添加或删除元素时，

deque

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通常是更好的选择。

list

登录后复制

在这些操作上的时间复杂度是O(n)，因为可能需要移动其他元素。而

deque

登录后复制

在两端添加或删除元素的时间复杂度是O(1)，这使得它在处理大量数据时效率更高。但如果你需要频繁地通过索引访问元素，

list

登录后复制

通常会更快，因为

list

登录后复制

的索引访问是O(1)，而

deque

登录后复制

是O(n)。

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deque

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如何实现线程安全？

deque

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本身不是线程安全的。这意味着如果在多个线程中同时修改同一个

deque

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对象，可能会导致数据竞争和不确定的行为。为了在多线程环境中使用

deque

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，你需要使用适当的同步机制，比如锁。

import threading
from collections import deque

d = deque()
lock = threading.Lock()

def add_element(element):
    with lock:
        d.append(element)
        print(f"Added {element}, current deque: {d}")

def remove_element():
    with lock:
        if d:
            element = d.popleft()
            print(f"Removed {element}, current deque: {d}")
        else:
            print("Deque is empty")

# 示例：两个线程同时添加和删除元素
t1 = threading.Thread(target=add_element, args=(1,))
t2 = threading.Thread(target=remove_element)

t1.start()
t2.start()

t1.join()
t2.join()

print("Final deque:", d)

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在这个例子中，

threading.Lock()

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用于确保在任何时候只有一个线程可以访问和修改

deque

登录后复制

。

with lock:

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语句块会自动获取和释放锁，从而避免了手动管理锁的复杂性。

deque

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的

maxlen

登录后复制

参数有什么用？

deque

登录后复制

有一个可选的

maxlen

登录后复制

参数，用于限制队列的最大长度。当

deque

登录后复制

达到最大长度时，如果继续添加元素，则会自动从另一端移除元素。这在实现固定大小的滑动窗口或缓冲区时非常有用。

from collections import deque

# 创建一个最大长度为3的deque
d = deque(maxlen=3)

d.append(1)
d.append(2)
d.append(3)

print(d)  # 输出: deque([1, 2, 3], maxlen=3)

# 添加新元素，最左边的元素会被移除
d.append(4)
print(d)  # 输出: deque([2, 3, 4], maxlen=3)

d.appendleft(0)
print(d) # deque([0, 2, 3], maxlen=3)

登录后复制

在这个例子中，当