Python中Queue和Collections的區別

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佇列是一種遵循FIFO（先進先出）交付方式的資料結構，即一組訊息的順序嚴格保持不變。它精確地處理所有訊息一次，因此不會出現訊息重複。

FIFO系統相對於標準交付方式的優勢在於，由於應用了佇列的批次處理，佇列能夠支援無限吞吐量。FIFO具有高吞吐量（透過流程的專案數量），並且可以處理比平均水平多得多的訊息。

在Python中，佇列可以透過兩個主要的庫來實現：collections庫和queue庫。儘管它們都用於佇列實現，但兩者之間存在許多差異，這些差異對於不同的用例場景可能是最佳的。主要區別列在下面

主要區別

類別	queue.Queue()	collections.deque()
同步	'queue.Queue' 提供了安全的處理多執行緒操作的方法，因為它實現了同步。	'collections.deque' 預設情況下不同步，因此可能不適用於可能使用多個執行緒的操作。
功能	'queue.Queue' 特別用於佇列實現以及FIFO交付系統，其中元素新增到末尾。它提供諸如put()和get()之類的函式，用於對佇列中存在的元素進行入隊和出隊操作。	對於'collections.deque'，它更像是一個標準的實現，同時實現了LIFO和FIFO的概念，因此也可以用於堆疊操作。諸如append()、pop()和popleft()之類的函式使您可以從兩端新增和刪除元素。
其他	'queue.Queue'除了基本的佇列函式外，沒有提供其他功能。	'collections.deque' 提供更多功能來修改或更改給定的佇列，例如rotate()函式可以以任何方式旋轉佇列，remove()函式可以從deque中刪除特定元素。
效能	從複雜度來看，'collections.deque'由於使用雙向連結串列，速度更快。因此，它的複雜度為O(1)，因此可以更快地執行操作。	在'queue.Queue'中，由於其同步開銷，尤其是在多執行緒處理過程中，速度略慢。

queue.Queue

在Python中，queue模組提供了一個'Queue()'類，該類提供了一個數據結構。Queue()類有一個queue方法，該方法透過實現佇列資料結構來工作。

語法

Queue().put(value)
Queue().get(value)

這裡，value是使用put()函式入隊的元素。要從佇列中刪除元素，我們使用get()函式執行出隊操作。

演算法

• 匯入庫。

• 初始化佇列。

• 入隊一些元素。

• 檢查它們是否為空。

• 如果不為空，則出隊元素並列印它們。

示例

#import the necessary library
from queue import Queue

#assign an object to the queue class
m_q=Queue()

#Enqueue elements in a queue
m_q.put(20)
m_q.put(40)
m_q.put(60)

#Dequeuing the elements and printing them
while not m_q.empty():
  i=m_q.get()
  print(i)

輸出

20
40
60

我們首先匯入queue模組併為queue類分配一個物件。然後我們使用put()函式入隊元素。然後，我們初始化一個while迴圈，直到佇列為空為止，不斷地出隊元素。然後將出隊的元素列印為輸出。

collections.deque

在Python中，collections.deque類用於引入雙端佇列資料結構。“Deque”代表“雙端佇列”。在此，可以有效地從佇列的兩端新增或刪除元素。

語法

deque().append(20)
deque().appendleft(60)
deque().pop()
deque().popleft()

這裡我們使用deque（雙端佇列）來展示對deque兩端進行入隊和出隊操作。

20正常追加，然後60在20的左邊追加到deque中。之後，可以使用pop()和popleft()函式在任一側執行出隊操作。

演算法

• 匯入庫。

• 初始化deque。

• 從左側或右側新增元素。

• 彈出元素。

• 列印佇列。

示例

from collections import deque

# Create a new deque
my_deque = deque()

# Add elements to the deque
my_deque.append(20)  # Add to the right end
my_deque.appendleft(40)  # Add to the left end
my_deque.append(60) #Add to right end
print("Initial deque: \n",my_deque)

# Remove elements from the deque
right_element = my_deque.pop()  # Remove from the right end
print("\nAfter removing element from right: \n",my_deque)

left_element = my_deque.popleft()  # Remove from the left end
print("\nAfter removing element from left :\n", my_deque)

# Print the deque's contents
my_deque.pop()
print("\nFinal deque: \n",my_deque)

輸出

Initial deque: 
 deque([40, 20, 60])

After removing element from right: 
 deque([40, 20])

After removing element from left :
 deque([20])

Final deque: 
 deque([])

它的一些優點是：

較低的複雜度	collections.deque()由於使用了雙向連結串列，複雜度較低，複雜度為O(1)，這適用於從佇列的兩端進行插入和刪除的情況。
動態大小	與預先定義容量且儲存相當嚴格的常規佇列不同，collections.deque可以動態更改其佇列大小。達到最大容量時，無需調整大小或複製元素。

結論

'queue.Queue'和'collections.deque'都用於佇列實現。但是，從效能方面來看，它們在執行不同操作時存在微小的差異。但是，由於其附加功能，'collections.deque'被廣泛使用。除了多執行緒示例中同步是關鍵的情況外，大多數情況下使用'collections.deque'。