Python Queue：理解 FIFO 与 LIFO 及实战示例

Python Queue：理解 FIFO 与 LIFO 及实战示例

什么是 Python 队列？

队列是线性存储项的数据结构。项在尾部添加，从头部移除，遵循 先进先出（FIFO）原则。队列暴露两个逻辑端点：front 和 rear——在 rear 入队，从 front 出队。

本教程你将学到：

• Python queue 模块工作原理
• Python 可用的队列类型
• 如何安装和导入模块
• Queue 和 LifoQueue 对象的关键方法
• FIFO 和 LIFO 队列的实战示例
• 批量操作、排序和反转队列

队列模块如何工作

行为类似现实排队：排在最前的人最先被服务。在队列数据结构中，最先入队的元素最先出队。

rear 是插入新项的位置（如值 7）。front 是项离开队列的位置；移除第一项得到值 1。

因队列是线性的，无法直接移除中间任意元素；必须先出队所有前面的元素。

Python 队列类型

Python queue 模块提供两个主要队列类：

• FIFO 队列 – 用 Queue()。最老的项总是最先被移除。
• LIFO 队列 – 用 LifoQueue()。最近添加的项最先返回。

开始使用：导入模块

Python 自带 queue 模块；无需外部安装。

import queue

实例化 FIFO 队列：

q1 = queue.Queue()

实例化 LIFO 队列：

q1 = queue.LifoQueue()

关键方法

Queue 和 LifoQueue 暴露相同的核心 API：

• put(item) – 入队项。
• get() – 出队并返回下一项。
• empty() – 队列无项返回 True。
• full() – 队列达最大尺寸返回 True。
• qsize() – 返回当前项数。

FIFO 队列示例

入队单个项

import queue
q1 = queue.Queue()
q1.put(10)  # 添加 10 到队列

带尺寸限制入队多项

q1 = queue.Queue(maxsize=5)  # 最多 5 项
for i in range(1, 6):
    q1.put(i)
print(q1.full())  # → True

输出：

True

出队项

item = q1.get()
print('Dequeued item:', item)

输出：

Dequeued item: 10

LIFO 队列示例

入队单个项

q1 = queue.LifoQueue()
q1.put(10)

出队项

item = q1.get()
print('Dequeued from LIFO:', item)

输出：

Dequeued from LIFO: 10

批量操作

FIFO – 入队 20 个数字

q1 = queue.Queue()
for i in range(20):
    q1.put(i)

FIFO – 全部出队

while not q1.empty():
    print('Value:', q1.get())

输出：

Value: 0
Value: 1
...
Value: 19

LIFO – 入队 20 个数字

q1 = queue.LifoQueue()
for i in range(20):
    q1.put(i)

LIFO – 全部出队

while not q1.empty():
    print('Value:', q1.get())

输出：

Value: 19
Value: 18
...
Value: 0

队列排序（冒泡排序）

q1 = queue.Queue()
for item in [11, 5, 4, 21, 3, 10]:
    q1.put(item)

n = q1.qsize()
for i in range(n):
    x = q1.get()
    for j in range(n-1):
        y = q1.get()
        if x > y:
            q1.put(y)
        else:
            q1.put(x)
        x = y
    q1.put(x)

while not q1.empty():
    print(q1.queue[0], end=' ')
    q1.get()

输出：

3 4 5 10 11 21

用递归反转队列

def reverse_queue(src, dest):
    item = src.get()
    if not src.empty():
        reverse_queue(src, dest)
    dest.put(item)
    return dest

q1 = queue.Queue()
for item in [11, 5, 4, 21, 3, 10]:
    q1.put(item)

q2 = queue.Queue()
reverse_queue(q1, q2)
while not q2.empty():
    print(q2.queue[0], end=' ')
    q2.get()

输出：

10 3 21 4 5 11

快速总结

• Python queue.Queue 实现 FIFO；queue.LifoQueue 实现 LIFO。
• 用 put() 入队，get() 出队。
• 两类均提供 empty()、full()、qsize() 检查状态。
• FIFO 队列可设最大尺寸；超过时 put() 阻塞直到有空位。
• 排序和反转可用标准算法，但 collections.deque 通常更灵活。