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Python collections中的双向队列deque简单介绍详解
来源:jb51  时间:2019/11/5 10:11:34  对本文有异议

前言

在python神书《Python+Cookbook》中有这么一段话:在队列两端插入或删除元素时间复杂度都是 O(1) ,而在列表的开头插入或删除元素的时间复杂度为 O(N)。
于是就想验证下。

简单使用

基本代码

  1. from collections import deque
  2. q = deque(maxlen=4)#有固定长度的双向队列
  3. qq = deque() #无固定长度
  4. print(dir(q))#看看有哪些可用方法或属性

结果:

['__add__', '__bool__', '__class__', '__contains__', '__copy__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'appendleft', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'extendleft', 'index', 'insert', 'maxlen', 'pop', 'popleft', 'remove', 'reverse', 'rotate']

看到可以append,pop,insert,clear等,还可以像List一样用中括号 [] 对某个index获取或设置值。因为是双向队列,所以也有左操作函数:appendleft,popleft。额外的还要反转函数reverse,计数函数count。

使用ipython验证

  1. In [1]: from collections import deque
  2. …: q = deque(maxlen=4)#有固定长度的双向队列
  3. …: qq = deque() #无固定长度
  4. …: print(dir(q))#看看有哪些可用方法或属性
  5. [‘add', ‘bool', class', ‘contains', copy', ‘delattr', delitem', ‘dir', doc', ‘eq', format', ‘ge', getattribute', ‘getitem', gt', ‘hash', iadd', ‘imul', init', ‘init_subclass', iter', ‘le', len', ‘lt', mul', ‘ne', new', ‘reduce', reduce_ex', ‘repr', reversed', ‘rmul', setattr', ‘setitem', sizeof', ‘str', subclasshook', ‘append', appendleft', ‘clear', copy', ‘count', extend', ‘extendleft', index', ‘insert', maxlen', ‘pop', popleft', ‘remove', reverse', ‘rotate']
  6. In [2]: q
  7. Out[2]: deque([])
  8. In [3]: q.append(1)
  9. In [4]: q.insert(0,33)
  10. In [6]: q
  11. Out[6]: deque([33, 1])
  12. In [8]: q.appendleft(44)
  13. In [9]: q
  14. Out[9]: deque([44, 33, 1])
  15. In [10]: q.pop()
  16. Out[10]: 1
  17. In [12]: q[1]
  18. Out[12]: 33
  19. In [13]: q
  20. Out[13]: deque([44, 33])
  21. In [14]: q.reverse()
  22. In [15]: q
  23. Out[15]: deque([33, 44])
  24. In [17]: q.clear()
  25. In [18]: q
  26. Out[18]: deque([])

性能测试

pop和append

  1. #coding:utf8
  2. import datetime,time
  3. from collections import deque
  4. D = deque()
  5. L=[]
  6. def calcTime(func):
  7. def doCalcTime():
  8. sst = int(time.time()*1000)
  9. func()
  10. eed = int(time.time()*1000)
  11. print(func,'cost time:',eed-sst,'ms')
  12. return doCalcTime
  13.  
  14. @calcTime
  15. def didDeque():
  16. for i in range(0,10000000):
  17. D.append(i)
  18. while D:
  19. D.pop()
  20.  
  21. @calcTime
  22. def didList():
  23. for i in range(0,10000000):
  24. L.append(i)
  25. while L:
  26. L.pop()
  27. if __name__=='__main__':
  28. didDeque()
  29. print("------------")
  30. didList()

运行结果:

<function didDeque at 0x000002D6912A4D08> cost time: 1924 ms
------------
<function didList at 0x000002D6912D4048> cost time: 2420 ms

是快了一些。

insert

  1. #coding:utf8
  2. import datetime,time
  3. from collections import deque
  4. D = deque()
  5. L=[]
  6. def calcTime(func):
  7. def doCalcTime():
  8. sst = int(time.time()*1000)
  9. func()
  10. eed = int(time.time()*1000)
  11. print(func,'cost time:',eed-sst,'ms')
  12. return doCalcTime
  13.  
  14. @calcTime
  15. def didDeque():
  16. for i in range(0,100000):
  17. D.insert(5,i)
  18. @calcTime
  19. def didList():
  20. for i in range(0,100000):
  21. L.insert(5,i)
  22.  
  23. if __name__=='__main__':
  24. didDeque()
  25. print("------------")
  26. didList()

运行结果:

<function didDeque at 0x0000021367F06D08> cost time: 32 ms
------------
<function didList at 0x0000021367F34048> cost time: 3499 ms

快了两个数量级。想想也明白,一个是链表,插入的时候只需要改变指针指向,而List是连续空间,需要移动一大堆的元素。

计算移动平均

  1. >>> import numpy as np
  2. >>> from collections import deque
  3. >>> q=deque(maxlen=5)
  4. >>> q.append(1)
  5. >>> q.append(2)
  6. >>> q.append(3)
  7. >>> q.append(4)
  8. >>> q.append(5)
  9. >>> q.append(6)
  10. >>> q
  11. deque([2, 3, 4, 5, 6], maxlen=5)
  12. >>> np.array(q).mean()
  13. 4.0

结语

如果可以,数据量大的时候,用deque代替List的能提升一部分性能。 而由于deque是队列可以设定固定长度,实现先入先出。 那么,如在计算移动平均的时候可以使用,很快捷方便。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持w3xue。

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