Deque In Python – บทช่วยสอนพร้อมตัวอย่าง

หากคุณเป็นนักพัฒนา Python คุณอาจเคยได้ยินคำว่า deque หรือ “double-endedue” เป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันของคุณและเร่งประสิทธิภาพให้เร็วขึ้น

deque คือประเภทข้อมูลคอนเทนเนอร์แบบพิเศษที่ให้การดำเนินการต่อท้ายและป๊อปเร็วขึ้นจากปลายทั้งสองของคอนเทนเนอร์ สิ่งนี้ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการนำคิวและสแต็กไปใช้ ซึ่งเป็นประเภทข้อมูลทั่วไปที่เหมือนรายการในการคำนวณ

เป็นโครงสร้างข้อมูลระดับต่ำและปรับให้เหมาะสมอย่างมากซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ในฐานะโปรแกรมเมอร์ Python deque เป็นเครื่องมือหนึ่งที่คุณต้องการมีไว้ในคลังแสงของคุณ

อ่านต่อเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Deques และวิธีการใช้งานใน โค้ด Pythonของคุณ!

สารบัญ

• Deque คืออะไร?
  • คุณสมบัติของ Python Deque
  • การประยุกต์ใช้ A Deque
• วิธีสร้างและเริ่มต้น Deque
  • การใช้ฟังก์ชัน deque()
  • การเริ่มต้น Deque ด้วยองค์ประกอบ
• วิธีดำเนินการ Deque ทั่วไป
  • การเพิ่มองค์ประกอบให้กับ Deque
  • การเพิ่มองค์ประกอบข้อมูลหลายรายการให้กับ Deque
  • การลบองค์ประกอบออกจาก Deque
  • การลบองค์ประกอบทั้งหมดออกจาก Deque
  • การเข้าถึงองค์ประกอบของ Deque
  • การปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของ Deque
• วิธีการทำงานกับ Deque เป็น Queue
  • ใช้ append() และ popleft() วิธีการ
  • ตรวจสอบว่า Deque Queue ว่างเปล่าหรือไม่
• ทำงานกับ Deque เป็นกอง
  • ใช้ append() และ pop() วิธีการ
  • การตรวจสอบวัตถุ Deque ที่ว่างเปล่า
• Deque ที่ จำกัด คืออะไร?
  • • Deque จำกัด การป้อนข้อมูล
    • Deque จำกัด การส่งออก
• มาสรุปเรื่องนี้กันดีกว่า

Deque คืออะไร?

หากคุณยังใหม่กับ Python หรือการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์โดยทั่วไป คุณอาจสงสัยว่า deque คืออะไร Deque ย่อมาจาก “ double-endueue ” และเป็นโครงสร้างข้อมูลที่ให้คุณเพิ่มและลบองค์ประกอบออกจากปลายทั้งสองด้านของคิว

คล้ายกับคิวปกติ แต่เพิ่มความยืดหยุ่นในการเพิ่มและลบองค์ประกอบจากทั้งด้านหน้าและด้านหลังคิว สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะ deque ของ Python ถูกนำไปใช้เป็นรายการที่เชื่อมโยงเป็นสองเท่า

ใน Python มีการใช้ deques โดยใช้โมดูลคอลเลกชันซึ่งมีคลาส deque คลาสนี้มีหลายวิธีในการเพิ่มและลบองค์ประกอบออกจาก deque

นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันสำหรับการดำเนินการที่เป็นประโยชน์อื่นๆ เช่น การหมุน deque หรือการล้างทั้งหมด

คุณสมบัติของ Python Deque

ซึ่งแตกต่างจากรายการทั่วไปซึ่งมีความซับซ้อนของเวลา O(n) สำหรับการดำเนินการต่อท้ายและป๊อป แต่ deque ให้ความซับซ้อนของเวลา O(1) สิ่งนี้ทำให้เร็วขึ้นอย่างมากและหน่วยความจำมีประสิทธิภาพสำหรับการดำเนินการอ่านและเขียนเหล่านี้

ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติ deque ของ Python ที่คุณควรรู้เกี่ยวกับ:

• เป็นโครงสร้างข้อมูลที่ไม่แน่นอน

• สามารถเก็บข้อมูลได้หลายประเภท เช่น Integers, tuples, arrays เป็นต้น

• สนับสนุนการจัดทำดัชนี แต่ไม่ดำเนินการแบ่งส่วนข้อมูล

• ไม่รองรับการเรียงลำดับแบบแทนที่

• รองรับฟังก์ชันและการทำงานแบบวนซ้ำได้ในตัวทั่วไป เช่นใน , sorted() , len() , reverse()เป็นต้น

การประยุกต์ใช้ A Deque

Deques มีประโยชน์ด้วยเหตุผลหลายประการ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้เพื่อสร้างคิวหรือสแต็ก ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นโครงสร้างข้อมูลทั่วไปในวิทยาการคอมพิวเตอร์

นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อประ���วลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ในแอปพลิเคชันสตรีมมิ่งหรือในระบบที่ต้องการการเข้าถึงข้อมูลอย่างรวดเร็ว

นอกจากจะใช้สำหรับคิวและสแต็กแล้ว ยังสามารถใช้ deques เพื่อนำอัลกอริธึมการค้นหาแบบกว้างๆ มาใช้ได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังมีประโยชน์สำหรับการบำรุงรักษาหน้าต่างเลื่อนของรายการในลำดับที่ใหญ่ขึ้น

วิธีสร้างและเริ่มต้น Deque

คุณสามารถสร้าง deque โดยใช้ฟังก์ชันในตัวจากโมดูลคอลเลกชัน มาดูวิธีการสร้างและเติมเต็มโครงสร้างข้อมูลนี้กัน

การใช้ฟังก์ชัน deque()

หากต้องการสร้าง deque ใน Python คุณสามารถใช้ ฟังก์ชัน deque()ในตัวจากโมดูลคอลเลกชัน ฟังก์ชันนี้ส่งคืนวัตถุ deque ที่ว่างเปล่าใหม่ที่คุณสามารถใช้เพื่อนำคิวแบบ double-ended ไปใช้งาน

นี่คือตัวอย่างวิธีสร้างวัตถุ deque ที่ว่างเปล่า:

from collections import deque 

my_deque = deque() 

คุณยังสามารถสร้าง deque ด้วยองค์ประกอบเริ่มต้นโดยส่ง iterable (รายการ, tuple, ฯลฯ) ไปยังฟังก์ชันdeque() deque จะเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบในการวนซ้ำจากซ้ายไปขวา

นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque

my_list = [1, 2, 3, 4, 5] 
my_deque = deque(my_list)

การเริ่มต้น Deque ด้วยองค์ประกอบ

คุณยังสามารถเริ่มต้น deque ที่ว่างเปล่าด้วยองค์ประกอบโดยใช้วิธีการต่างๆ วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการใช้ วิธี append()และappendleft()เพื่อเพิ่มองค์ประกอบให้กับ deque จากด้านขวาและด้านซ้ายตามลำดับ

นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque

#Initialize the empty deque
my_deque = deque()
print(my_deque)

#Add Values to the deque
my_deque.append(1) 
my_deque.append(2) 
my_deque.appendleft(3) 

print(my_deque)

หลังจากรันโค้ดนี้ deque จะมีองค์ประกอบ[3, 1, 2]

อีกวิธีในการเริ่มต้น deque ด้วยองค์ประกอบคือการส่งรายการองค์ประกอบไปยังฟังก์ชันdeque()

นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque

my_deque = deque([1, 2, 3]) 

การรันโค้ดนี้จะสร้าง deque object ที่มีองค์ประกอบ[1, 2, 3 ]

โดยรวมแล้ว การสร้างและเริ่มต้น deque ใน Python นั้นตรงไปตรงมาและสามารถทำได้โดยใช้ฟังก์ชันdeque() ในตัว คุณสามารถทำได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบไปยัง deque ที่ว่างเปล่าโดยใช้วิธีการappend()และappendleft()

วิธีดำเนินการ Deque ทั่วไป

มีการดำเนินการหลายอย่างที่คุณสามารถทำได้กับวัตถุ deque ใน Python มาดูรายการยอดนิยมกันบ้างดีกว่า

การเพิ่มองค์ประกอบให้กับ Deque

คุณสามารถเพิ่มองค์ประกอบให้กับPython deque ได้โดยใช้เมธอดappend()และappendleft() วิธี การผนวก ()เพิ่มองค์ประกอบที่ด้านขวาสุดของ deque ในขณะที่ วิธี การ appendleft ()เพิ่มองค์ประกอบที่ปลายด้านซ้ายของ deque

นี่คือตัวอย่าง:

import collections 

# Create an empty deque 
my_deque = collections.deque() 

# Add elements to the deque 
my_deque.append(1) 
my_deque.appendleft(2) 
my_deque.append(3) 

print(my_deque) 

# Output: 
deque([2, 1, 3])

การเพิ่มองค์ประกอบข้อมูลหลายรายการให้กับ Deque

หากคุณไม่ต้องการเพิ่มองค์ประกอบข้อมูลลงใน deque ทีละรายการ คุณสามารถเร่งกระบวนการด้วยฟังก์ชันextend()หรือextendleft() ฟังก์ชันเหล่านี้ใช้ iterable และเพิ่มเนื้อหาของ iterable ต่อท้ายหรือซ้ายสุดของ deque ตามลำดับ

นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque

my_list = [1, 2, 3, 4, 5] 
my_deque = deque(my_list)

#Creating a tuple and list
cont = (11, 12, 13, 14)
full = [10,20,30]

#Extending the deque from the right
my_deque.extend(cont)
print(my_deque)

#Extending the deque from the left
my_deque.extendleft(full)
print(my_deque)

ในโค้ดด้านบน ฟังก์ชัน expand()จะผนวกค่าหลายค่าในcont tuple ต่อท้าย deque ถัดไป ฟังก์ชัน expandleft()จะผนวกองค์ประกอบข้อมูลหลายรายการในรายการทั้งหมดไปที่ปลายด้านซ้ายของ deque

การลบองค์ประกอบออกจาก Deque

คุณสามารถลบองค์ประกอบออกจาก Python deque ได้โดยใช้เมธอดpop()และpopleft() เมธอดpop()จะลบและส่งคืนองค์ประกอบที่อยู่ขวาสุดของ deque ในขณะที่ เมธอด popleft()จะลบและส่งคืนองค์ประกอบซ้ายสุดของ deque

นี่คือตัวอย่าง:

import collections 

#Create a deque with some elements 
my_deque = collections.deque([1, 2, 3, 4, 5]) 

#Remove elements from the deque 
my_deque.pop() 
my_deque.popleft() 

print(my_deque) 

# Output: deque([2, 3, 4])

คุณยังสามารถลบค่าเฉพาะออกจาก deque โดยใช้ฟังก์ชันremove() ฟังก์ชันจะลบการเกิดขึ้นครั้งแรกของค่าที่ระบุออกจาก deque

นี่คือตัวอย่าง:

import collections 

#Create a deque with some elements 
my_deque = collections.deque([1, 2, 1, 4, 5]) 

#Remove elements from the deque 
my_deque.remove(1)

print(my_deque) 

# Output: deque([2, 1, 4, 5])

หากไม่พบองค์ประกอบ Python จะคืนค่าValueError

การลบองค์ประกอบทั้งหมดออกจาก Deque

ในการลบองค์ประกอบทั้งหมดออกจาก Deque และกลับสู่สถานะว่างเปล่า เราสามารถใช้ฟังก์ชันclear() นี่คือวิธีการทำงาน:

from collections import deque 

#Create a deque with some elements 
my_deque = deque([1, 2, 1, 4, 5]) 

#Remove all elements from the deque 
my_deque.clear()

print(my_deque) 

# Output: 
deque([])

Accessing Elements of a Deque

You can access elements of a Python deque using the indexing operator []. You can also use a negative value in the indexing operator to access the deque elements from the right.

The indexing starts from 0 for the leftmost element and -1 for the rightmost element. Here’s an example:

import collections 

# Create a deque with some elements 
my_deque = collections.deque([1, 2, 3, 4, 5]) 

# Access elements of the deque 
print(my_deque[0]) 
# Output: 1 

print(my_deque[-1]) 
# Output: 5 

Modifying Elements of a Deque

You can modify elements of a Python deque using the indexing operator “[]” and the assignment operator “=“. Here’s an example:

from collections import deque

# Create a deque with some elements 
my_deque = deque([1, 2, 3, 4, 5]) 
print(my_deque)

# Modify elements of the deque 
my_deque[0] = 10 
my_deque[-1] = 50 

print(my_deque) 

In the above code, the indexing operator changes the first and last elements of the deque to 10 and 50 respectively.

These are the basic operations you can perform on a deque object in Python. With these operations, you can efficiently implement various data structures such as queues, stacks, and more.

How to Work with a Deque as a Queue

You can use a deque in Python to implement a queue data structure. A queue is an abstract data type that operates on a first in first out (FIFO) basis.

What this means is that you can append new items from one end of the queue and push out old items from the other end.

A good way to explain this is a line at a store. Typically, the first person to arrive will be at the head of the line and will be attended to first.

New arrivals will have to head to the back of the line and wait their turn. So, the first in will be the first answered, while the last in will be the last attended to.

Here’s how you can use a deque to implement queues.

Using append() and popleft() Methods

หากต้องการใช้ deque เป็นคิว คุณสามารถใช้ เมธอด append()เพื่อเพิ่มองค์ประกอบที่ด้านขวาสุดของ deque นอกจากนี้ คุณสามารถใช้ เมธอด popleft()เพื่อลบองค์ประกอบออกจากปลายด้านซ้ายของ deque

นี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการปรับใช้คิวใน Python นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque 

queue = deque() 
queue.append(1) 
queue.append(2) 
queue.append(3) 

print(queue) 
# Output: deque([1, 2, 3]) 

x = queue.popleft() 
print(x) 
# Output: 1 

print(queue) 
# Output: deque([2, 3]) 

อย่างที่คุณเห็น เมธอด append()จะเพิ่มองค์ประกอบที่ด้านขวาสุดของ deque และ เมธอด popleft()จะลบองค์ประกอบออกจากด้านซ้ายสุดของ deque

นี่คือสิ่งที่เราต้องการในการใช้งานคิว

ตรวจสอบว่า Deque Queue ว่างเปล่าหรือไม่

หากต้องการตรวจสอบว่า deque ว่างเปล่าหรือไม่ คุณสามารถใช้ตัวดำเนินการnot ได้ นี่คือตัวอย่าง:

from collections import deque 

queue = deque() 
if not queue: 
   print("Queue is empty") 
else: 
   print("Queue is not empty") 

ซึ่งจะแสดงผลเป็น “ Queue is blank ” เนื่องจาก deque ว่างเปล่า หากคุณเพิ่มองค์ประกอบลงใน deque องค์ประกอบนั้นจะไม่ว่างเปล่าอีกต่อไป

โดยสรุป การใช้ deque เป็นคิวใน Python นั้นมีประสิทธิภาพและง่ายต่อการนำไปใช้

ทำงานกับ Deque เป็นกอง

เช่นเดียวกับคิว สแต็กเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของประเภทข้อมูลเชิงนามธรรมที่คุณสามารถใช้ในการจัดระเบียบข้อมูล สแต็กทำงานในลักษณะเข้าก่อนออกก่อน (LIFO) ซึ่งแตกต่างจากคิว

ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบสุดท้ายใน deque จะเป็นองค์ประกอบแรกออก ต่อไปนี้คือวิธีที่คุณสามารถนำไปใช้โดยใช้โครงสร้างข้อมูลพื้นฐาน

ใช้ append() และ pop() วิธีการ

เมื่อใช้ Deque เป็นสแต็ก คุณสามารถเพิ่มองค์ประกอบที่ด้านบนสุดของสแต็กโดยใช้เมธอดappend() วิธีนี้จะเพิ่มองค์ประกอบที่ด้านขวาสุดของ deque

ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถลบองค์ประกอบออกจากด้านบนของสแต็กโดยใช้เมธอดpop() วิธีนี้จะลบและส่งคืนองค์ประกอบด้านขวาสุดของ deque

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณมี deque ชื่อ “ my_stack ” และคุณต้องการเพิ่มองค์ประกอบที่ด้านบนสุดของสแต็ก คุณสามารถใช้รหัสต่อไปนี้:

 my_stack.append(5) 

สิ่งนี้จะเพิ่มองค์ประกอบ 5 ที่ด้านบนของสแต็ก

หากคุณต้องการลบองค์ประกอบบนสุดออกจากสแต็ก คุณสามารถใช้เมธอด pop(): `

bal = my_stack.pop() 

print(bal)
# Output: 5

การดำเนินการนี้จะลบและส่งคืนองค์ประกอบด้านขวาสุดของ deque ซึ่งในกรณีนี้คือ 5

การตรวจสอบวัตถุ Deque ที่ว่างเปล่า

คุณสามารถตรวจสอบว่า deque stack ว่างเปล่าหรือไม่โดยใช้ตัวดำเนินการบูลีน “ not ” ถ้า deque ว่างเปล่า “ not my_deque ” จะคืนค่าTrue มิฉะนั้นจะคืนค่าเป็นFalse

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณมี deque stack ชื่อ “ my_deque ” และคุณต้องการตรวจสอบว่าว่างหรือไม่ คุณสามารถใช้รหัสต่อไปนี้:

if not my_deque: 
   print("The deque is empty") 

else: 
   print("The deque is not empty") 

ซึ่งจะพิมพ์ว่า " The deque is blank " ถ้า deque ว่างเปล่า หากไม่ว่างเปล่า ผลลัพธ์จะเป็น " The deque is not blank "

เมื่อทำงานกับ Deque เป็นสแต็ก สิ่งสำคัญคือต้องติดตามว่าสแต็กว่างเปล่าหรือไม่ หากคุณพยายามที่จะป๊ อปองค์ประกอบจากกองว่าง คุณจะได้รับIndexError

Deque ที่ จำกัด คืออะไร?

deque ที่จำกัดเป็นคิวแบบ double-end ที่มีข้อจำกัดบางประการในการดำเนินการต่อท้ายข้อมูลและป๊อปที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของ deque มีสองประเภทหลักของ deques ที่จำกัด; อินพุตจำกัด deque และเอาต์พุตจำกัด deque

ลองดูที่พวกเขา:

Deque จำกัด การป้อนข้อมูล

deque ที่จำกัดอินพุตทำให้คุณสามารถป๊อปหรือลบองค์ประกอบข้อมูลจากปลายทั้งสองด้านของ deque อย่างไรก็ตาม คุณสามารถแทรกองค์ประกอบข้อมูลจากปลายด้านหนึ่งของ deque เท่านั้น

สิ่งนี้มีประโยชน์มากในแอปพลิเคชันที่มีข้อจำกัดด้านหน่วยความจำ คุณสามารถใช้เพื่อเพิ่มองค์ประกอบข้อมูลตามลำดับเวลาในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการละทิ้งข้อมูลจากส่วนท้ายของ deque

Deque จำกัด การส่งออก

deque ที่จำกัดเอาต์พุตทำให้คุณสามารถแทรกข้อมูลจากปลายทั้งสองด้านของ deque อย่างไรก็ตาม คุณสามารถลบรายการจากปลายด้านหนึ่งของ deque ที่เรียกว่าส่วนหน้าเท่านั้น

Deque ที่จำกัดเอาต์พุตมีประโยชน์มากในกรณีที่คุณต้องการใช้โครงสร้างข้อมูล FIFO แต่ยังต้องการให้ฟังก์ชันผนวกข้อมูลจากปลายทั้งสองด้าน

มาสรุปเรื่องนี้กันดีกว่า

ถึงตอนนี้ คุณควรมีความเข้าใจดีเกี่ยวกับโมดูล deque ใน Python และวิธีนำคิวและสแต็กที่มีประสิทธิภาพไปใช้

Deques เป็นโครงสร้างข้อมูลที่หลากหลายซึ่งมีข้อดีหลายประการเหนือรายการแบบดั้งเดิม ข้อดีเหล่านี้เห็นได้ชัดเมื่อพูดถึงการดำเนินการต่อท้ายและป๊อปที่มีประสิทธิภาพของหน่วยความจำ

นอกจากนี้ยังเป็นทางเลือกที่ดีเมื่อคุณต้องการใช้สแต็กหรือคิวแบบ double-ended ประโยชน์หลักบางประการของการใช้ deques ได้แก่ :

• การดำเนินการ O(1) ผนวกและป๊อปอย่างมีประสิทธิภาพจากปลายทั้งสองด้านของ deque

• Fast O(1) เข้าถึงองค์ประกอบแรกและองค์ประกอบสุดท้ายของ deque

• การสนับสนุนในตัวสำหรับการทำงานของอะตอมที่ปลอดภัยต่อเธรด

• วิธีการที่ยืดหยุ่นสำหรับการใส่ การถอด และการหมุนองค์ประกอบใน deque

โดยรวมแล้ว deque module เป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่สามารถช่วยให้คุณเขียนโค้ด Python ที่มีประสิทธิภาพและบำรุงรักษาได้มากขึ้น ไม่ว่าคุณกำลังทำงานกับสคริปต์ขนาดเล็กหรือโครงการขนาดใหญ่ deques เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การพิจารณาเป็นทางเลือกแทนรายการแบบดั้งเดิมหรือโครงสร้างข้อมูลอื่นๆ!

พร้อมที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Python ลองดูเพลย์ลิสต์ของเราด้านล่าง