Python数据结构之队列

python内置的queue模块实现了三种类型的队列，因此没有必要重复造轮子，它们的区别仅仅是条目取回的顺序。在 FIFO 队列中，先添加的任务先取回。在 LIFO 队列中，最近被添加的条目先取回(操作类似一个堆栈)。优先级队列中，条目将保持排序( 使用 heapq 模块 ) 并且最小值的条目第一个返回。

class queue.Queue(maxsize=0) 

FIFO 先入先出队列构造函数。maxsize 是个整数，用于设置可以放入队列中的项目数的上限。当达到这个大小的时候，插入操作将阻塞至队列中的项目被消费掉。如果 maxsize 小于等于零，队列尺寸为无限大。

maxsize is an integer that sets the upperbound limit on the number of items that can be placed in the queue.  
class queue.LifoQueue(maxsize=0) 

LIFO 后入先出队列构造函数。maxsize 是个整数，用于设置可以放入队列中的项目数的上限。当达到这个大小的时候，插入操作将阻塞至队列中的项目被消费掉。如果 maxsize 小于等于零，队列尺寸为无限大。

class queue.PriorityQueue(maxsize=0) 

PriorityQueue优先级队列构造函数。maxsize 是个整数，用于设置可以放入队列中的项目数的上限。当达到这个大小的时候，插入操作将阻塞至队列中的项目被消费掉。如果 maxsize 小于等于零，队列尺寸为无限大。

通用方法：

Queue.qsize() 返回队列的大致大小

Queue.empty() 如果队列为空，返回 True ，否则返回 False 。

Queue.full() 如果队列是满的返回 True ，否则返回 False 。

Queue.put(item, block=True, timeout=None) 将 item 放入队列。

如果可选参数 block 是 true 并且 timeout 是 None (默认)，则在必要时阻塞至有空闲插槽可用。

如果 timeout 是个正数，将最多阻塞 timeout 秒，如果在这段时间没有可用的空闲插槽，将引发 Full 异常。

反之 (block 是 false)，如果空闲插槽立即可用，则把 item 放入队列，否则引发 Full 异常 ( 在这种情况下，timeout 将被忽略)。

Queue.put_nowait(item) 相当于 put(item, False) 。

Queue.get(block=True, timeout=None) 从队列中移除并返回一个项目。

如果可选参数 block 是 true 并且 timeout 是 None (默认值)，则在必要时阻塞至项目可得到。

如果 timeout 是个正数，将最多阻塞 timeout 秒，如果在这段时间内项目不能得到，将引发 Empty 异常。

反之 (block 是 false) , 如果一个项目立即可得到，则返回一个项目，否则引发 Empty 异常 (这种情况下，timeout 将被忽略)。

Queue.get_nowait() 相当于 get(False) 。

提供了两个方法，用于支持跟踪 排队的任务 是否 被守护的消费者线程 完整的处理。

Queue.task_done() 

表示前面排队的任务已经被完成。被队列的消费者线程使用。每个 get() 被用于获取一个任务， 后续调用 task_done() 告诉队列，该任务的处理已经完成。

如果 join() 当前正在阻塞，在所有条目都被处理后，将解除阻塞(意味着每个 put() 进队列的条目的 task_done() 都被收到)。

如果被调用的次数多于放入队列中的项目数量，将引发 ValueError 异常 。

Queue.join() 

阻塞至队列中所有的元素都被接收和处理完毕。

当条目添加到队列的时候，未完成任务的计数就会增加。

每当消费者线程调用 task_done() 表示这个条目已经被回收，该条目所有工作已经完成，未完成计数就会减少。

当未完成计数降到零的时候， join() 阻塞被解除。

代码如下：

#!/usr/bin/env python 
# -*- coding: UTF-8 -*- 
#                     _ooOoo_ 
#                   o8888888o 
#                    88" . "88 
#                 ( | -  _  - | ) 
#                     O\ = /O 
#                 ____/`---'\____ 
#                  .' \\| |// `. 
#                 / \\|||:|||// \ 
#               / _|||||-:- |||||- \ 
#                | | \\\ - /// | | 
#              | \_| ''\---/'' | _/ | 
#               \ .-\__ `-` ___/-. / 
#            ___`. .' /--.--\ `. . __ 
#         ."" '< `.___\_<|>_/___.' >'"". 
#       | | : `- \`.;`\  _ /`;.`/ - ` : | | 
#          \ \ `-. \_ __\ /__ _/ .-` / / 
#      ==`-.____`-.___\_____/___.-`____.-'== 
#                     `=---=' 
''' 
@Project ：pythonalgorithms  
@File ：queuedatastructure.py 
@Author ：不胜人生一场醉 
@Date ：2021/7/15 1:53  
''' 
from queue import Queue, LifoQueue, PriorityQueue, SimpleQueue 
import random 
 
if __name__ == '__main__': 
    q = Queue()  # 先进先出队列 
    lq = LifoQueue()  # 先进后厨队列 
    pq = PriorityQueue()  # 优先级队列 
    sq = SimpleQueue()  # 简单队列 
    # 插入队列数据 
    for i in range(10): 
        q.put(i) 
        lq.put(i) 
        pq.put(random.randint(1, 20), i) 
        sq.put(i) 
    for i in range(10): 
        print(q.get(), end=' ') 
    # 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9  
    print('\r') 
    for i in range(10): 
        print(lq.get(), end=' ') 
    # 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0  
    print('\r') 
    for i in range(10): 
        print(pq.get(), end=' ') 
    # 6 7 13 16 17 18 18 19 20 20  
    print('\r') 
    for i in range(10): 
        print(sq.get(), end=' ') 
    # 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9  
 
    q = Queue(3) 
    print('\r') 
    print('queue.qsize=', q.qsize()) 
    # queue.qsize= 0 
    print('queue.empty=', q.empty()) 
    # queue.empty= True 
    q.put(5) 
    q.put(9) 
    q.put(1) 
    print('queue.full=', q.full()) 
    # queue.full= True 
    # q.put(10) 
    # print(q) 
    # q.put(11,block=True,timeout=1)  #在timeout=1秒左右，返回 raise Full 
    # print(q) 
    # q.put(11, block=False, timeout=1)  # 立刻 返回 raise Full，忽略时间 
    # print(q) 

输出结果为：