数据结构（三）：队列

队列：先入先出（fifo）表。

常用操作：

• enqueue：入队，即将数据写入队列末尾
• dequeue：出队，即将队列开头的元素从队列中删除并返回

应用场景：

　　队列通常用来实现消息（任务）的快速读写，即消息队列。消息队列的常用来解决如下问题：

• 提升系统的吞吐量：通过引入消息队列，将不是必须的业务逻辑异步处理，用户请求写入消息队列后即返回响应，而不必等待全部的业务逻辑完成，提高了cpu利用效率。
• 实现应用解耦：用户请求通常是由一系列子业务系统配合完成，引入消息队列，可以避免业务系统间直接的相互调用，从而实现应用解耦，各子系统间相互独立，降低系统复杂度。
• 流量削峰：类似秒杀的活动中，可以通过消息队列控制活动人数，消息队列满后，直接抛弃用户请求，缓解短时间内的高流量对服务器的压力。
• 消息通讯：利用消息队列高效的通讯机制，实现点对点通讯或聊天室。
• 日志处理：日志采集客户端将日志写入消息队列，日志处理服务器从读取消息队列中的日志，解决大量日志传输问题。

实现方式：

• 链表实现：比较简单，不再赘述
• 数组实现：用数组实现一个队列，需要考虑元素出队后，数组位置单元循环利用的问题，即队列的循环数组实现

使用循环数组实现一个队列：

 1 from array import array
 2 
 3 class arr_queue(object):
 4     def __init__(self, maxsize):
 5         self._array = array('i', range(maxsize))
 6         self._head = 0
 7         self._tail = 0
 8         self._length = 0
 9         self._maxsize = maxsize
10 
11     def enqueue(self, value):
12         if self._length >= self._maxsize:
13             raise exception('queue is full')
14         self._array[self._tail] = value
15         self._length += 1
16         self._tail += 1
17         if self._tail >= self._maxsize:
18             self._tail = 0
19 
20     def dequeue(self):
21         if self._length <= 0:
22             raise exception('queue is empty')
23         value = self._array[self._head]
24         self._length -= 1
25         self._head += 1
26         if self._head >= self._maxsize:
27             self._head = 0
28         return value
29 
30     def __len__(self):
31         return self._length