Queue (佇列) 與 Stack 一樣，是一種線性資料結構，但它遵循的是先進先出 (First-In-First-Out; FIFO) 的規則。你可以把 Queue 想像成排隊買票: 最早排隊的人會最先買到票並離開，而新加入的人只能站在隊伍最後。

簡單來說，Queue 的操作只允許在「尾端」加入元素，在「前端」移除元素。

Queue 的基本操作

Queue 與 Stack 的差異就在於操作的方向：

• enqueue: 將元素放到 Queue 尾端
• dequeue: 將 Queue 前端的元素移除並回傳
• peek/front: 查看 Queue 前端的元素，但不移除
• is_empty: 檢查 Queue 是否為空
• size: 回傳 Queue 的大小

自己建立一個 Queue

其實 Queue 跟 Stack 差不多，操作都很簡單，直接使用 Python 來自定義一個 Queue 的資料結構，來進行演示。

• Create a Queue class

  和 Stack 一樣，先建立建構子與迭代器，使用 Python 的 list 模擬：

class Queue:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def __iter__(self):
        for item in self.data:
            yield item

• Create an enqueue() method

  enqueue 就是將元素加到尾端，對應到 Python list 的 append()。

class Queue:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def __iter__(self):
        for item in self.data:
            yield item
    
    def enqueue(self, item):
        self.data.append(item)

• Create a dequeue() method

  dequeue 是移除前端元素，對應到 Python list 的 pop(0)。

class Queue:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def __iter__(self):
        for item in self.data:
            yield item
    
    def enqueue(self, item):
        self.data.append(item)

    def dequeue(self):
        return self.data.pop(0)

• Create a peek() method

  peek 是查看前端的元素，但不移除。

class Queue:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def __iter__(self):
        for item in self.data:
            yield item
    
    def enqueue(self, item):
        self.data.append(item)

    def dequeue(self):
        return self.data.pop(0)

    def peek(self):
        return self.data[0]

• Create an is_empty() method

  檢查 Queue 是否為空。

class Queue:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def __iter__(self):
        for item in self.data:
            yield item
    
    def enqueue(self, item):
        self.data.append(item)

    def dequeue(self):
        return self.data.pop(0)

    def peek(self):
        return self.data[0]
        
    def is_empty(self):
        return self.data == []

結語

今天介紹了 Queue，這是一種限制操作位置的線性資料結構，與 Stack 最大的不同是遵循 FIFO，新元素只能從尾端加入，舊元素只能從前端移除。

Queue 在日常生活與程式設計中都非常常見，例如: 作業系統的工作排程、網路中的封包緩衝區、樹或圖的廣度優先搜尋 (BFS) 等，都需要用到 Queue。

在 Python 中，可以用 list 或 collections.deque 來實作 Queue；在 Java 中，常用 LinkedList 或 ArrayDeque。雖然實作方式不同，但本質上都保留了 Queue 的特性。