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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>
This commit is contained in:
Ikko Eltociear Ashimine
2025-10-17 06:04:43 +09:00
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View File

@@ -0,0 +1,129 @@
"""
File: array_deque.py
Created Time: 2023-03-01
Author: krahets (krahets@163.com)
"""
class ArrayDeque:
"""循環配列ベースの双端キュークラス"""
def __init__(self, capacity: int):
"""コンストラクタ"""
self._nums: list[int] = [0] * capacity
self._front: int = 0
self._size: int = 0
def capacity(self) -> int:
"""双端キューの容量を取得"""
return len(self._nums)
def size(self) -> int:
"""双端キューの長さを取得"""
return self._size
def is_empty(self) -> bool:
"""双端キューが空かどうかを判定"""
return self._size == 0
def index(self, i: int) -> int:
"""循環配列のインデックスを計算"""
# モジュロ演算によって循環配列を実装
# i が配列の末尾を超えた場合、先頭に戻る
# i が配列の先頭を超えた場合、末尾に戻る
return (i + self.capacity()) % self.capacity()
def push_first(self, num: int):
"""前端エンキュー"""
if self._size == self.capacity():
print("双端キューが満杯です")
return
# フロントポインタを左に1つ移動
# モジュロ演算によってフロントが配列の先頭を超えて末尾に戻ることを実装
self._front = self.index(self._front - 1)
# num を前端に追加
self._nums[self._front] = num
self._size += 1
def push_last(self, num: int):
"""後端エンキュー"""
if self._size == self.capacity():
print("双端キューが満杯です")
return
# リアポインタを計算、リアインデックス + 1 を指す
rear = self.index(self._front + self._size)
# num を後端に追加
self._nums[rear] = num
self._size += 1
def pop_first(self) -> int:
"""前端デキュー"""
num = self.peek_first()
# フロントポインタを1つ後ろに移動
self._front = self.index(self._front + 1)
self._size -= 1
return num
def pop_last(self) -> int:
"""後端デキュー"""
num = self.peek_last()
self._size -= 1
return num
def peek_first(self) -> int:
"""前端要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Double-ended queue is empty")
return self._nums[self._front]
def peek_last(self) -> int:
"""後端要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Double-ended queue is empty")
# 後端要素のインデックスを計算
last = self.index(self._front + self._size - 1)
return self._nums[last]
def to_array(self) -> list[int]:
"""出力用の配列を返す"""
# 有効な長さ範囲内の要素のみを変換
res = []
for i in range(self._size):
res.append(self._nums[self.index(self._front + i)])
return res
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# 双端キューを初期化
deque = ArrayDeque(10)
deque.push_last(3)
deque.push_last(2)
deque.push_last(5)
print("双端キュー deque =", deque.to_array())
# 要素にアクセス
peek_first: int = deque.peek_first()
print("前端要素 peek_first =", peek_first)
peek_last: int = deque.peek_last()
print("後端要素 peek_last =", peek_last)
# 要素をエンキュー
deque.push_last(4)
print("要素 4 を後端エンキュー、deque =", deque.to_array())
deque.push_first(1)
print("要素 1 を前端エンキュー、deque =", deque.to_array())
# 要素をデキュー
pop_last: int = deque.pop_last()
print("後端でデキューされた要素 =", pop_last, "、後端デキュー後の deque =", deque.to_array())
pop_first: int = deque.pop_first()
print("前端でデキューされた要素 =", pop_first, "、前端デキュー後の deque =", deque.to_array())
# 双端キューの長さを取得
size: int = deque.size()
print("双端キューの長さ size =", size)
# 双端キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = deque.is_empty()
print("双端キューが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,98 @@
"""
File: array_queue.py
Created Time: 2022-12-01
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
class ArrayQueue:
"""循環配列ベースのキュークラス"""
def __init__(self, size: int):
"""コンストラクタ"""
self._nums: list[int] = [0] * size # キュー要素を格納する配列
self._front: int = 0 # フロントポインタ、フロント要素を指す
self._size: int = 0 # キューの長さ
def capacity(self) -> int:
"""キューの容量を取得"""
return len(self._nums)
def size(self) -> int:
"""キューの長さを取得"""
return self._size
def is_empty(self) -> bool:
"""キューが空かどうかを判定"""
return self._size == 0
def push(self, num: int):
"""エンキュー"""
if self._size == self.capacity():
raise IndexError("Queue is full")
# リアポインタを計算、リアインデックス + 1 を指す
# モジュロ演算を使用してリアポインタを配列の末尾から先頭に戻す
rear: int = (self._front + self._size) % self.capacity()
# num をリアに追加
self._nums[rear] = num
self._size += 1
def pop(self) -> int:
"""デキュー"""
num: int = self.peek()
# フロントポインタを1つ後ろに移動、末尾を超えた場合は配列の先頭に戻る
self._front = (self._front + 1) % self.capacity()
self._size -= 1
return num
def peek(self) -> int:
"""フロント要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Queue is empty")
return self._nums[self._front]
def to_list(self) -> list[int]:
"""出力用の配列を返す"""
res = [0] * self.size()
j: int = self._front
for i in range(self.size()):
res[i] = self._nums[(j % self.capacity())]
j += 1
return res
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# キューを初期化
queue = ArrayQueue(10)
# 要素をエンキュー
queue.push(1)
queue.push(3)
queue.push(2)
queue.push(5)
queue.push(4)
print("キュー queue =", queue.to_list())
# フロント要素にアクセス
peek: int = queue.peek()
print("フロント要素 peek =", peek)
# 要素をデキュー
pop: int = queue.pop()
print("デキューされた要素 pop =", pop)
print("デキュー後のキュー =", queue.to_list())
# キューの長さを取得
size: int = queue.size()
print("キューの長さ size =", size)
# キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = queue.is_empty()
print("キューが空かどうか =", is_empty)
# 循環配列のテスト
for i in range(10):
queue.push(i)
queue.pop()
print("", i, "回目のエンキュー + デキューで、queue =", queue.to_list())

View File

@@ -0,0 +1,72 @@
"""
File: array_stack.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
class ArrayStack:
"""配列ベースのスタッククラス"""
def __init__(self):
"""コンストラクタ"""
self._stack: list[int] = []
def size(self) -> int:
"""スタックの長さを取得"""
return len(self._stack)
def is_empty(self) -> bool:
"""スタックが空かどうかを判定"""
return self.size() == 0
def push(self, item: int):
"""プッシュ"""
self._stack.append(item)
def pop(self) -> int:
"""ポップ"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Stack is empty")
return self._stack.pop()
def peek(self) -> int:
"""スタックトップ要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Stack is empty")
return self._stack[-1]
def to_list(self) -> list[int]:
"""出力用の配列を返す"""
return self._stack
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# スタックを初期化
stack = ArrayStack()
# 要素をプッシュ
stack.push(1)
stack.push(3)
stack.push(2)
stack.push(5)
stack.push(4)
print("スタック stack =", stack.to_list())
# スタックトップ要素にアクセス
peek: int = stack.peek()
print("スタックトップ要素 peek =", peek)
# 要素をポップ
pop: int = stack.pop()
print("ポップされた要素 pop =", pop)
print("ポップ後のスタック =", stack.to_list())
# スタックの長さを取得
size: int = stack.size()
print("スタックの長さ size =", size)
# 空かどうかを判定
is_empty: bool = stack.is_empty()
print("スタックが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,42 @@
"""
File: deque.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
from collections import deque
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# 双端キューを初期化
deq: deque[int] = deque()
# 要素をエンキュー
deq.append(2) # 後端に追加
deq.append(5)
deq.append(4)
deq.appendleft(3) # 前端に追加
deq.appendleft(1)
print("双端キュー deque =", deq)
# 要素にアクセス
front: int = deq[0] # 前端要素
print("前端要素 front =", front)
rear: int = deq[-1] # 後端要素
print("後端要素 rear =", rear)
# 要素をデキュー
pop_front: int = deq.popleft() # 前端要素のデキュー
print("前端でデキューされた要素 pop_front =", pop_front)
print("前端デキュー後のデック =", deq)
pop_rear: int = deq.pop() # 後端要素のデキュー
print("後端でデキューされた要素 pop_rear =", pop_rear)
print("後端デキュー後のデック =", deq)
# 双端キューの長さを取得
size: int = len(deq)
print("双端キューの長さ size =", size)
# 双端キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = len(deq) == 0
print("双端キューが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,151 @@
"""
File: linkedlist_deque.py
Created Time: 2023-03-01
Author: krahets (krahets@163.com)
"""
class ListNode:
"""双方向連結リストノード"""
def __init__(self, val: int):
"""コンストラクタ"""
self.val: int = val
self.next: ListNode | None = None # 後続ノードへの参照
self.prev: ListNode | None = None # 前駆ノードへの参照
class LinkedListDeque:
"""双方向連結リストベースの双端キュークラス"""
def __init__(self):
"""コンストラクタ"""
self._front: ListNode | None = None # ヘッドノード front
self._rear: ListNode | None = None # テールノード rear
self._size: int = 0 # 双端キューの長さ
def size(self) -> int:
"""双端キューの長さを取得"""
return self._size
def is_empty(self) -> bool:
"""双端キューが空かどうかを判定"""
return self._size == 0
def push(self, num: int, is_front: bool):
"""エンキュー操作"""
node = ListNode(num)
# リストが空の場合、front と rear の両方を node に向ける
if self.is_empty():
self._front = self._rear = node
# 前端エンキュー操作
elif is_front:
# ノードをリストの先頭に追加
self._front.prev = node
node.next = self._front
self._front = node # ヘッドノードを更新
# 後端エンキュー操作
else:
# ノードをリストの末尾に追加
self._rear.next = node
node.prev = self._rear
self._rear = node # テールノードを更新
self._size += 1 # キューの長さを更新
def push_first(self, num: int):
"""前端エンキュー"""
self.push(num, True)
def push_last(self, num: int):
"""後端エンキュー"""
self.push(num, False)
def pop(self, is_front: bool) -> int:
"""デキュー操作"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Double-ended queue is empty")
# 前端デキュー操作
if is_front:
val: int = self._front.val # ヘッドノードの値を一時的に保存
# ヘッドノードを削除
fnext: ListNode | None = self._front.next
if fnext is not None:
fnext.prev = None
self._front.next = None
self._front = fnext # ヘッドノードを更新
# 後端デキュー操作
else:
val: int = self._rear.val # テールノードの値を一時的に保存
# テールノードを削除
rprev: ListNode | None = self._rear.prev
if rprev is not None:
rprev.next = None
self._rear.prev = None
self._rear = rprev # テールノードを更新
self._size -= 1 # キューの長さを更新
return val
def pop_first(self) -> int:
"""前端デキュー"""
return self.pop(True)
def pop_last(self) -> int:
"""後端デキュー"""
return self.pop(False)
def peek_first(self) -> int:
"""前端要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Double-ended queue is empty")
return self._front.val
def peek_last(self) -> int:
"""後端要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Double-ended queue is empty")
return self._rear.val
def to_array(self) -> list[int]:
"""出力用の配列を返す"""
node = self._front
res = [0] * self.size()
for i in range(self.size()):
res[i] = node.val
node = node.next
return res
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# 双端キューを初期化
deque = LinkedListDeque()
deque.push_last(3)
deque.push_last(2)
deque.push_last(5)
print("双端キュー deque =", deque.to_array())
# 要素にアクセス
peek_first: int = deque.peek_first()
print("前端要素 peek_first =", peek_first)
peek_last: int = deque.peek_last()
print("後端要素 peek_last =", peek_last)
# 要素をエンキュー
deque.push_last(4)
print("要素 4 を後端エンキュー、deque =", deque.to_array())
deque.push_first(1)
print("要素 1 を前端エンキュー、deque =", deque.to_array())
# 要素をデキュー
pop_last: int = deque.pop_last()
print("後端でデキューされた要素 =", pop_last, "、後端デキュー後の deque =", deque.to_array())
pop_first: int = deque.pop_first()
print("前端でデキューされた要素 =", pop_first, "、前端デキュー後の deque =", deque.to_array())
# 双端キューの長さを取得
size: int = deque.size()
print("双端キューの長さ size =", size)
# 双端キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = deque.is_empty()
print("双端キューが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,97 @@
"""
File: linkedlist_queue.py
Created Time: 2022-12-01
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
import sys
from pathlib import Path
sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
from modules import ListNode
class LinkedListQueue:
"""連結リストベースのキュークラス"""
def __init__(self):
"""コンストラクタ"""
self._front: ListNode | None = None # ヘッドノード front
self._rear: ListNode | None = None # テールノード rear
self._size: int = 0
def size(self) -> int:
"""キューの長さを取得"""
return self._size
def is_empty(self) -> bool:
"""キューが空かどうかを判定"""
return self._size == 0
def push(self, num: int):
"""エンキュー"""
# テールノードの後ろに num を追加
node = ListNode(num)
# キューが空の場合、ヘッドとテールノードの両方をそのノードに向ける
if self._front is None:
self._front = node
self._rear = node
# キューが空でない場合、そのノードをテールノードの後ろに追加
else:
self._rear.next = node
self._rear = node
self._size += 1
def pop(self) -> int:
"""デキュー"""
num = self.peek()
# ヘッドノードを削除
self._front = self._front.next
self._size -= 1
return num
def peek(self) -> int:
"""フロント要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Queue is empty")
return self._front.val
def to_list(self) -> list[int]:
"""出力用のリストに変換"""
queue = []
temp = self._front
while temp:
queue.append(temp.val)
temp = temp.next
return queue
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# キューを初期化
queue = LinkedListQueue()
# 要素をエンキュー
queue.push(1)
queue.push(3)
queue.push(2)
queue.push(5)
queue.push(4)
print("キュー queue =", queue.to_list())
# フロント要素にアクセス
peek: int = queue.peek()
print("フロント要素 front =", peek)
# 要素をデキュー
pop_front: int = queue.pop()
print("デキューされた要素 pop =", pop_front)
print("デキュー後のキュー =", queue.to_list())
# キューの長さを取得
size: int = queue.size()
print("キューの長さ size =", size)
# キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = queue.is_empty()
print("キューが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,89 @@
"""
File: linkedlist_stack.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
import sys
from pathlib import Path
sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
from modules import ListNode
class LinkedListStack:
"""連結リストベースのスタッククラス"""
def __init__(self):
"""コンストラクタ"""
self._peek: ListNode | None = None
self._size: int = 0
def size(self) -> int:
"""スタックの長さを取得"""
return self._size
def is_empty(self) -> bool:
"""スタックが空かどうかを判定"""
return self._size == 0
def push(self, val: int):
"""プッシュ"""
node = ListNode(val)
node.next = self._peek
self._peek = node
self._size += 1
def pop(self) -> int:
"""ポップ"""
num = self.peek()
self._peek = self._peek.next
self._size -= 1
return num
def peek(self) -> int:
"""スタックトップ要素にアクセス"""
if self.is_empty():
raise IndexError("Stack is empty")
return self._peek.val
def to_list(self) -> list[int]:
"""出力用のリストに変換"""
arr = []
node = self._peek
while node:
arr.append(node.val)
node = node.next
arr.reverse()
return arr
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# スタックを初期化
stack = LinkedListStack()
# 要素をプッシュ
stack.push(1)
stack.push(3)
stack.push(2)
stack.push(5)
stack.push(4)
print("スタック stack =", stack.to_list())
# スタックトップ要素にアクセス
peek: int = stack.peek()
print("スタックトップ要素 peek =", peek)
# 要素をポップ
pop: int = stack.pop()
print("ポップされた要素 pop =", pop)
print("ポップ後のスタック =", stack.to_list())
# スタックの長さを取得
size: int = stack.size()
print("スタックの長さ size =", size)
# 空かどうかを判定
is_empty: bool = stack.is_empty()
print("スタックが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,39 @@
"""
File: queue.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
from collections import deque
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# キューを初期化
# Pythonでは、一般的にdequeクラスをキューとして考えます
# queue.Queue()は純粋なキュークラスですが、あまりユーザーフレンドリーではありません
que: deque[int] = deque()
# 要素をエンキュー
que.append(1)
que.append(3)
que.append(2)
que.append(5)
que.append(4)
print("キュー que =", que)
# フロント要素にアクセス
front: int = que[0]
print("フロント要素 front =", front)
# 要素をデキュー
pop: int = que.popleft()
print("デキューされた要素 pop =", pop)
print("デキュー後のキュー =", que)
# キューの長さを取得
size: int = len(que)
print("キューの長さ size =", size)
# キューが空かどうかを判定
is_empty: bool = len(que) == 0
print("キューが空かどうか =", is_empty)

View File

@@ -0,0 +1,36 @@
"""
File: stack.py
Created Time: 2022-11-29
Author: Peng Chen (pengchzn@gmail.com)
"""
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# スタックを初期化
# Pythonには組み込みのスタッククラスはありませんが、リストをスタックとして使用できます
stack: list[int] = []
# 要素をプッシュ
stack.append(1)
stack.append(3)
stack.append(2)
stack.append(5)
stack.append(4)
print("スタック stack =", stack)
# スタックトップ要素にアクセス
peek: int = stack[-1]
print("スタックトップ要素 peek =", peek)
# 要素をポップ
pop: int = stack.pop()
print("ポップされた要素 pop =", pop)
print("ポップ後のスタック =", stack)
# スタックの長さを取得
size: int = len(stack)
print("スタックの長さ size =", size)
# 空かどうかを判定
is_empty: bool = len(stack) == 0
print("スタックが空かどうか =", is_empty)