Stack และ Queue ใน Python ด้วยโมดูล queue

ใน Python การนำ stack และ queue data structures ไปใช้งานเป็นเรื่องง่าย Stack เรียกว่า LIFO เพราะทำงานหลักการ "Last-in, first-out" และ Queue เรียกว่า FIFO เพราะทำงานหลักการ "First-in, first-out" ฟังก์ชัน built-in ใน Python ทำให้โค้ดสั้นและง่าย

โมดูล Queue นำ multi-producer, multi-consumer queues ไปใช้งาน และมีประโยชน์โดยเฉพาะใน threaded programming เมื่อข้อมูลต้องแลกเปลี่ยนอย่างปลอดภัยระหว่างหลาย threads คลาส Queue ในโมดูลนี้นำ locking semantics ที่จำเป็นทั้งหมดไปใช้ และขึ้นอยู่กับความพร้อมของ thread support ใน Python

โมดูลนี้ implement สามประเภทของ queue ซึ่งแตกต่างกันเพียงแค่ลำดับที่ entries ถูกดึงออกมา สำหรับ FIFO queue งานแรกที่เพิ่มเข้ามาจะถูกดึงออกมาก่อน สำหรับ LIFO queue รายการที่เพิ่มล่าสุดจะถูกดึงออกมาก่อน (ทำงานคล้าย stack) และสำหรับ priority queue รายการถูกเก็บไว้เรียงลำดับ (ใช้ heapq module) และรายการที่มีค่าต่ำสุดจะถูกดึงออกมาก่อน

โมดูล queue นิยามคลาสและข้อยกเว้นดังนี้:

class Queue.Queue(maxsize=0)

คอนสตรัคเตอร์สำหรับ FIFO queue อาร์กิวเมนต์ maxsize เป็นจำนวนเต็มตั้งขีดจำกัดสูงสุดของจำนวนไอเท็มที่วางในคิวได้ การ insert จะ block เมื่อถึงขนาดนี้ จนกว่า queue items จะถูก consume หาก maxsize น้อยกว่าหรือเท่ากับศูนย์ ขนาดคิวจะเป็น infinite

class Queue.LifoQueue(maxsize=0)

คอนสตรัคเตอร์สำหรับ LIFO queue อาร์กิวเมนต์ maxsize เป็นจำนวนเต็มตั้งขีดจำกัดสูงสุดของจำนวนไอเท็มที่วางในคิวได้ การ insert จะ block เมื่อถึงขนาดนี้ จนกว่า queue items จะถูก consume หาก maxsize น้อยกว่าหรือเท่ากับศูนย์ ขนาดคิวจะเป็น infinite

class Queue.PriorityQueue(maxsize=0)

คอนสตรัคเตอร์สำหรับ priority queue อาร์กิวเมนต์ maxsize เป็นจำนวนเต็มตั้งขีดจำกัดสูงสุดของจำนวนไอเท็มที่วางในคิวได้ การ insert จะ block เมื่อถึงขนาดนี้ จนกว่า queue items จะถูก consume หาก maxsize น้อยกว่าหรือเท่ากับศูนย์ ขนาดคิวจะเป็น infinite

exception Queue.Empty

บ่งชี้ข้อยกเว้นที่ raise เมื่อ non-blocking get() (หรือ get_nowait()) ถูกเรียกบน Queue object ที่ว่าง

exception Queue.Full

บ่งชี้ข้อยกเว้นที่ raise เมื่อ non-blocking put() (หรือ put_nowait()) ถูกเรียกบน Queue object ที่เต็ม

Queue Objects

Queue.qsize() - คืนค่าขนาดประมาณของคิว

Queue.empty() - คืนค่า True หากคิวว่าง False ถ้าไม่ว่าง

Queue.full() - คืนค่า True หากคิวเต็ม False ถ้าไม่เต็ม

Queue.put(item[, block[, timeout]]) - วาง item ลงคิว

Queue.get([block[, timeout]]) - นำ item ออกจากคิวและคืนค่า

Queue.task_done() - บ่งชี้ว่า task ที่ enqueued ไปก่อนหน้านี้เสร็จแล้ว

Queue.join() - Block จนกว่าทุก items ในคิวจะถูก get และ processed

ตัวอย่างโค้ด

import queue
# maximum capacity of queue is 20
Q = queue.Queue(maxsize=40)
Q.put(50)
Q.put(90)
Q.put(10)
Q.put(70)
print(Q.get())
print(Q.get())
print(Q.get())
print(Q.get())

ผลลัพธ์

50
90
10
70

ตัวอย่าง Underflow/Overflow

import queue
Q = queue.Queue(maxsize=30)
print(Q.qsize())
Q.put(50)
Q.put(90)
Q.put(10)
Q.put(70)
print("Full: ", Q.full())
Q.put(90)
Q.put(100)
print("Full: ", Q.full())
print(Q.get())
print(Q.get())
print(Q.get())
print("Empty: ", Q.empty())
print(Q.get())
print(Q.get())
print(Q.get())
print("Empty: ", Q.empty())
print("Full: ", Q.full())

ผลลัพธ์

0
Full: False
Full: False
50
90
10
Empty: False
70
90
100
Empty: True
Full: False

ตัวอย่างที่ 3 ของ Stack

import queue
S = queue.LifoQueue(maxsize=10)
print(S.qsize())
S.put(50)
S.put(90)
S.put(10)
S.put(70)
S.put(90)
S.put(10)
print("Full: ", S.full())
print("Size: ", S.qsize())
# Data จะถูกเข้าถึงในลำดับย้อนกลับ
print(S.get())
print(S.get())
print(S.get())
print(S.get())
print(S.get())
print("Empty: ", S.empty())

ผลลัพธ์

0
Full: False
Size: 6
10
90
70
10
90
Empty: False