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在Python中，列表是一种非常灵活的数据结构，可以用来实现多种数据结构，比如栈和队列。今天我们先来看看如何用列表实现栈。

1.栈的基本概念

• 栈是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构。想象一下你把书一本一本地放在桌子上，每次只能拿最上面的一本书，这就是栈的工作方式。

2.使用列表实现栈

• Python列表提供了许多内置方法，可以很方便地用来实现栈的基本操作。我们主要会用到以下方法：
  ① append(x): 将元素x添加到列表的末尾。
  ② pop(): 移除列表的最后一个元素并返回它。

示例代码

# 创建一个空的栈  
stack = []    
# 添加元素到栈中  
stack.append(1)  
stack.append(2)  
stack.append(3)    
print("栈的当前状态:", stack)  # 输出: [1, 2, 3]    
# 弹出栈顶元素  
top_element = stack.pop()  
print("弹出的元素:", top_element)  # 输出: 3  
print("栈的当前状态:", stack)  # 输出: [1, 2]  

3.栈的常见操作

• 除了基本的入栈和出栈操作，我们还可以实现一些常见的栈操作，比如检查栈是否为空、获取栈的大小等。

示例代码

# 检查栈是否为空  
def is_empty(stack):  
return len(stack) == 0   
# 获取栈的大小  
def size(stack):  
return len(stack)    
# 示例  
stack = []  
print("栈是否为空:", is_empty(stack))  # 输出: True  
stack.append(1)  
print("栈的大小:", size(stack))  # 输出: 1  

利用Python列表实现队列

接下来，我们来看看如何用列表实现队列。

1.队列的基本概念

• 队列是一种先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构。想象一下你在银行排队，最先来的客户最先被服务，这就是队列的工作方式。

2.使用列表实现队列

• 虽然Python列表可以用来实现队列，但直接使用列表的append和pop方法效率不高，因为pop(0)的时间复杂度是O(n)。为了提高效率，我们可以使用collections.deque，它是一个双端队列，支持两端高效的插入和删除操作。

示例代码

from collections 
import deque    
# 创建一个空的队列  
queue = deque()    
# 添加元素到队列中  
queue.append(1)  
queue.append(2)  
queue.append(3)    
print("队列的当前状态:", queue)  # 输出: deque([1, 2, 3])    
# 弹出队首元素  
front_element = queue.popleft()  
print("弹出的元素:", front_element)  # 输出: 1  
print("队列的当前状态:", queue)  # 输出: deque([2, 3])  

3.队列的常见操作

• 除了基本的入队和出队操作，我们还可以实现一些常见的队列操作，比如检查队列是否为空、获取队列的大小等。

示例代码

# 检查队列是否为空  
return len(queue) == 0    
# 获取队列的大小  
def size(queue):  
return len(queue)   
# 示例  
queue = deque()  
print("队列是否为空:", is_empty(queue))  # 输出: True  
queue.append(1)  
print("队列的大小:", size(queue))  # 输出: 1  

实战案例：使用栈和队列解决括号匹配问题

• 假设我们需要编写一个程序来检查一个字符串中的括号是否匹配。例如，输入字符串 "((()))" 应该返回 True，而输入字符串 "(())(" 应该返回 False。

1.使用栈实现括号匹配

• 我们可以使用栈来解决这个问题。每当遇到左括号时，将其压入栈中；每当遇到右括号时，检查栈顶是否有对应的左括号。如果没有，说明括号不匹配。

示例代码

def is_parentheses_matched(s):  
stack = []  
mapping = {")": "(", "}": "{", "]": "["}  
for char in s:  
if char in mapping.values():  
stack.append(char)  
elif char in mapping.keys():  
if not stack or stack.pop() != mapping[char]:  
return False  
else:  
continue    
return not stack    
# 测试  
input_str = "((()))"  
print(f"输入: {input_str}, 是否匹配: {is_parentheses_matched(input_str)}")  # 输出: True    
input_str = "(())("  
print(f"输入: {input_str}, 是否匹配: {is_parentheses_matched(input_str)}")  # 输出: False  

2.使用队列实现括号匹配

• 虽然使用栈是解决括号匹配问题的常用方法，但也可以尝试使用队列来实现。每当遇到左括号时，将其加入队列；每当遇到右括号时，检查队首是否有对应的左括号。如果没有，说明括号不匹配。

示例代码

from collections 
import deque    
def is_parentheses_matched_with_queue(s):  
queue = deque()  
mapping = {")": "(", "}": "{", "]": "["}  
for char in s:  
if char in mapping.values():  
queue.append(char)  
elif char in mapping.keys():  
if not queue or queue.popleft() != mapping[char]:  
return False  
else:  
continue    
return not queue    
# 测试  
input_str = "((()))"  
print(f"输入: {input_str}, 是否匹配: {is_parentheses_matched_with_queue(input_str)}")  # 输出: True   
input_str = "(())("  
print(f"输入: {input_str}, 是否匹配: {is_parentheses_matched_with_queue(input_str)}")  # 输出: False  

总结

• 本文介绍了如何使用Python列表实现栈和队列，并通过具体的代码示例展示了栈和队列的基本操作。我们还通过一个实战案例，使用栈和队列解决了括号匹配问题。
  

总结

• 最后希望你编程学习上不急不躁,按照计划有条不紊推进,把任何一件事做到极致,都是不容易的,加油,努力！相信自己！

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