python如何设置deque最大长度

要设置Python中的deque（双端队列）的最大长度，可以在创建deque对象时通过参数maxlen进行设置。通过设置maxlen参数、deque自动移除超出长度的元素。以下是一个示例代码以及详细描述：

from collections import deque
设置deque的最大长度为5
dq = deque(maxlen=5)
向deque中添加元素
dq.extend([1, 2, 3, 4, 5])
print(dq)  # 输出: deque([1, 2, 3, 4, 5], maxlen=5)
添加一个新元素6，最早的元素1会被移除
dq.append(6)
print(dq)  # 输出: deque([2, 3, 4, 5, 6], maxlen=5)

通过设置maxlen参数，可以让deque在达到最大长度时自动移除最早添加的元素，从而保证队列长度不超过设定的最大值。这对于一些需要固定长度的队列，或者需要保留最近N个元素的应用场景非常有用。例如，在实时数据流处理中，可以用这种方法保留最新的N个数据点，以进行滑动窗口操作。下面将详细介绍Python deque的其他功能和用法。

一、DEQUE的基本操作

Python的deque是collections模块中的一个类，提供了一种快速的、线程安全的双端队列。它支持在两端高效地添加和删除元素，适用于需要频繁在两端操作的场景。以下是deque的一些基本操作：

1、创建deque

可以通过collections.deque类来创建一个deque对象，并可选地设置最大长度。

from collections import deque
创建一个空的deque
dq = deque()
创建一个带初始元素的deque
dq = deque([1, 2, 3])
创建一个带最大长度的deque
dq = deque([1, 2, 3], maxlen=5)

2、添加元素

可以在deque的两端添加元素：左端（头部）和右端（尾部）。

# 在右端添加元素
dq.append(4)
print(dq)  # 输出: deque([1, 2, 3, 4])
在左端添加元素
dq.appendleft(0)
print(dq)  # 输出: deque([0, 1, 2, 3, 4])

3、删除元素

可以从deque的两端删除元素：左端（头部）和右端（尾部）。

# 从右端删除元素
dq.pop()
print(dq)  # 输出: deque([0, 1, 2, 3])
从左端删除元素
dq.popleft()
print(dq)  # 输出: deque([1, 2, 3])

二、DEQUE的高级操作

除了基本的添加和删除操作，deque还支持许多高级操作，使其在某些特定场景中非常有用。

1、扩展deque

可以使用extend和extendleft方法在deque的两端扩展多个元素。

# 在右端扩展多个元素
dq.extend([4, 5])
print(dq)  # 输出: deque([1, 2, 3, 4, 5])
在左端扩展多个元素
dq.extendleft([0, -1])
print(dq)  # 输出: deque([-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5])

注意，extendleft方法会按照反向顺序添加元素。

2、旋转deque

可以使用rotate方法旋转deque。正数参数表示向右旋转，负数参数表示向左旋转。

# 向右旋转2步
dq.rotate(2)
print(dq)  # 输出: deque([4, 5, -1, 0, 1, 2, 3])
向左旋转3步
dq.rotate(-3)
print(dq)  # 输出: deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, -1])

3、反转deque

可以使用reverse方法原地反转deque。

# 反转deque
dq.reverse()
print(dq)  # 输出: deque([-1, 5, 4, 3, 2, 1, 0])

三、DEQUE在不同场景中的应用

deque因其高效的双端操作特性，在一些特殊场景中非常有用。以下是一些常见的应用场景。

1、滑动窗口

在数据处理和算法设计中，滑动窗口是一种常用的技术，用于在一组数据上进行连续的子集操作。deque可以高效地实现滑动窗口。

def sliding_window(sequence, n):
    it = iter(sequence)
    window = deque((next(it, None) for _ in range(n)), maxlen=n)
    if None in window:
        return
    yield tuple(window)
    for elem in it:
        window.append(elem)
        yield tuple(window)
使用滑动窗口
for w in sliding_window([1, 2, 3, 4, 5, 6], 3):
    print(w)

2、任务调度

在多任务处理和调度系统中，deque可以用作任务队列，支持在两端高效地添加和移除任务。

# 创建任务队列
tasks = deque()
添加任务
tasks.append('task1')
tasks.append('task2')
tasks.appendleft('urgent_task')
处理任务
while tasks:
    task = tasks.popleft()
    print(f'Processing {task}')

3、缓存机制

deque的固定长度特性使其适用于实现简单的缓存机制。例如，可以使用deque实现最近最少使用（LRU）缓存。

class LRUCache:
    def __init__(self, capacity):
        self.cache = deque(maxlen=capacity)
        self.lookup = set()
    def get(self, key):
        if key in self.lookup:
            self.cache.remove(key)
            self.cache.append(key)
            return key
        return -1
    def put(self, key):
        if key in self.lookup:
            self.cache.remove(key)
        elif len(self.cache) == self.cache.maxlen:
            self.lookup.remove(self.cache.popleft())
        self.cache.append(key)
        self.lookup.add(key)
创建LRU缓存
cache = LRUCache(3)
cache.put(1)
cache.put(2)
cache.put(3)
print(cache.get(2))  # 输出: 2
cache.put(4)
print(cache.get(1))  # 输出: -1 (缓存中不再包含1)