队列的典型应用之一是模拟需要以 FIFO 方式管理数据的真实场景。首先,让我们看看孩子们的游戏烫手山芋,在这个游戏中(见 Figure 2),孩子们围成一个圈,并尽可能快的将一个山芋递给旁边的孩子。在某一个时间,动作结束,有山芋的孩子从圈中移除。游戏继续开始直到剩下最后一个孩子。
这个游戏相当于著名的约瑟夫问题,一个一世纪著名历史学家弗拉维奥·约瑟夫斯的传奇故事。故事讲的是,他和他的 39 个战友被罗马军队包围在洞中。他们决定宁愿死,也不成为罗马人的奴隶。他们围成一个圈,其中一人被指定为第一个人,顺时针报数到第七人,就将他杀死。约瑟夫斯是一个成功的数学家,他立即想出了应该坐到哪才能成为最后一人。最后,他加入了罗马的一方,而不是杀了自己。你可以找到这个故事的不同版本,有些说是每次报数 3 个人,有人说允许最后一个人逃跑。无论如何,思想是一样的。
我们将模拟这个烫山芋的过程。我们的程序将输入名称列表和一个称为 num 常量用于报数。它将返回以 num
为单位重复报数后剩余的最后一个人的姓名。
为了模拟这个圈,我们使用队列(见 Figure3)。假设拿着山芋的孩子在队列的前面。当拿到山芋的时候,这个孩子将先出列再入队列,把他放在队列的最后。经过 num 次的出队入队后,前面的孩子将被永久移除队列。并且另一个周期开始,继续此过程,直到只剩下一个名字(队列的大小为 1)。
Figure 3
from pythonds.basic.queue import Queue
def hotPotato(namelist, num):
simqueue = Queue()
for name in namelist:
simqueue.enqueue(name)
while simqueue.size() > 1:
for i in range(num):
simqueue.enqueue(simqueue.dequeue())
simqueue.dequeue()
return simqueue.dequeue()
print(hotPotato(["Bill","David","Susan","Jane","Kent","Brad"],7))
Active code 1
请注意,在此示例中,计数常数的值大于列表中的名称数。这不是一个问题,因为队列像一个圈,计数会重新回到开始,直到达到计数值。另外,请注意,列表加载到队列中以使列表上的名字位于队列的前面。在这种情况下,Bill
是列表中的第一个项,因此他在队列的前面。