1. 棧

1.1 定義

棧（stack），有些地方稱為堆疊，是一種容器，可存入資料元素、訪問元素、刪除元素，它的特點在於只能允許在容器的一端（稱為棧頂端指標，英語：top）進行加入資料（英語：push）和輸出資料（英語：pop）的運算。沒有了位置概念，保證任何時候可以訪問、刪除的元素都是此前最後存入的那個元素，確定了一種預設的訪問順序。
由於棧資料結構只允許在一端進行操作，因而按照後進先出（LIFO, Last In First Out）的原理運作。

1.2 棧結構實現

棧可以用順序表實現，也可以用連結串列實現。

1.2.1 棧的操作

Stack() 建立一個新的空棧
push(item) 新增一個新的元素item到棧頂
pop() 彈出棧頂元素
peek() 返回棧頂元素
is_empty() 判斷棧是否為空
size() 返回棧的元素個數

class Stack(object):
    """棧"""
    def __init__(self):
        self.__list = []

    def push(self, item):
        """新增一個新的元素item到棧頂"""
        self.__list.append(item)

    def pop(self):
        """彈出棧頂元素"""
        return self.__list.pop()

    def peek(self):
        """返回棧頂元素"""
        if self.__list:
            return self.__list[-1]
        else:
            return None

    def is_empty(self):
        """判斷棧是否為空"""
        return self.__list == []
        # return not self.__list

    def size(self):
        """返回棧的元素個數"""
        return len(self.__list)

1.2.3 測試

if __name__ == "__main__":
    s = Stack()
    s.push(1)
    s.push(2)
    s.push(3)
    s.push(4)
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())
    print(s.pop())

2. 單端佇列

佇列（queue）是隻允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。
佇列是一種先進先出的（First In First Out）的線性表，簡稱FIFO。允許插入的一端為隊尾，允許刪除的一端為隊頭。佇列不允許在中間部位進行操作！假設佇列是q=（a1，a2，……，an），那麼a1就是隊頭元素，而an是隊尾元素。這樣我們就可以刪除時，總是從a1開始，而插入時，總是在佇列最後。這也比較符合我們通常生活中的習慣，排在第一個的優先出列，最後來的當然排在隊伍最後。

2.1 實現

同棧一樣，佇列也可以用順序表或者連結串列實現。

2.1.1 操作

Queue() 建立一個空的佇列
enqueue(item) 往佇列中新增一個item元素
dequeue() 從佇列頭部刪除一個元素
is_empty() 判斷一個佇列是否為空
size() 返回佇列的大小

class Queue(object):
    """佇列"""
    def __init__(self):
        self.items = []

    def is_empty(self):
        return self.items == []

    def enqueue(self, item):
        """進佇列"""
        self.items.insert(0,item)

    def dequeue(self):
        """出佇列"""
        return self.items.pop()

    def size(self):
        """返回大小"""
        return len(self.items)

2.2.2 測試

if __name__ == "__main__":
    q = Queue()
    q.enqueue("hello")
    q.enqueue("world")
    q.enqueue("itcast")
    print (q.size())
    print (q.dequeue())
    print (q.dequeue())
    print (q.dequeue())

3. 雙端佇列

雙端佇列（deque，全名double-ended queue），是一種具有佇列和棧的性質的資料結構。
雙端佇列中的元素可以從兩端彈出，其限定插入和刪除操作在表的兩端進行。雙端佇列可以在佇列任意一端入隊和出隊。

3.1 操作

Deque() 建立一個空的雙端佇列
add_front(item) 從隊頭加入一個item元素
add_rear(item) 從隊尾加入一個item元素
remove_front() 從隊頭刪除一個item元素
remove_rear() 從隊尾刪除一個item元素
is_empty() 判斷雙端佇列是否為空
size() 返回佇列的大小

3.2 實現

class Deque(object):
    """雙端佇列"""
    def __init__(self):
        self.items = []

    def is_empty(self):
        """判斷佇列是否為空"""
        return self.items == []

    def add_front(self, item):
        """在隊頭新增元素"""
        self.items.insert(0,item)

    def add_rear(self, item):
        """在隊尾新增元素"""
        self.items.append(item)

    def remove_front(self):
        """從隊頭刪除元素"""
        return self.items.pop(0)

    def remove_rear(self):
        """從隊尾刪除元素"""
        return self.items.pop()

    def size(self):
        """返回佇列大小"""
        return len(self.items)


if __name__ == "__main__":
    deque = Deque()
    deque.add_front(1)
    deque.add_front(2)
    deque.add_rear(3)
    deque.add_rear(4)
    print deque.size()
    print deque.remove_front()
    print deque.remove_front()
    print deque.remove_rear()
    print deque.remove_rear()