python3-cookbook-保留最后 N 个元素

第一章：数据结构和算法

Python 提供了大量的内置数据结构，包括列表，集合以及字典。大多数情况下使用这些数据结构是很简单的。但是，我们也会经常碰到到诸如查询，排序和过滤等等这些普遍存在的问题。 因此，这一章的目的就是讨论这些比较常见的问题和算法。 另外，我们也会给出在集合模块 collections 当中操作这些数据结构的方法。

参考：
https://python3-cookbook.readthedocs.io/zh-cn/latest/index.html
https://github.com/dabeaz/python-cookbook/tree/master

1.3 保留最后 N 个元素

问题

在迭代操作或者其他操作的时候，怎样只保留最后有限几个元素的历史记录？

解决方案

保留有限历史记录正是 collections.deque 大显身手的时候。

比如，下面的代码在多行上面做简单的文本匹配，并只返回在前 N 行中匹配成功的行：

from collections import deque

def search(lines, pattern, history=5):
	previous_lines = deque(maxlen=history)
	for li in lines:
		if pattern in li:
			yield li, previous_lines
		previous_lines.append(li)


# Example use on a file
if __name__ == '__main__':
	with open(r'../../cookbook/somefile.txt') as f:
		for line, prevlines in search(f, 'python', 5):
			for pline in prevlines:
				print(pline, end='')
			print(line, end='')
			print('-' * 20)

讨论

我们在写查询元素的代码时，通常会使用包含 yield 表达式的生成器函数，也就是我们上面示例代码中的那样。这样可以将搜索过程代码和使用搜索结果代码解耦。

使用 deque(maxlen=N) 构造函数会新建一个固定大小的队列。当新的元素加入并且这个队列已满的时候，最老的元素会自动被移除掉。
代码示例：

q = deque(maxlen=3)
 q.append(1)
 q.append(2)
 q.append(3)
 ==============================
 q：deque([1, 2, 3], maxlen=3)
 
 q.append(4)
 =================================
 q：deque([2, 3, 4], maxlen=3)
 
 q.append(5)
 ====================================
 q：deque([3, 4, 5], maxlen=3)

尽管你也可以手动在一个列表上实现这一的操作 (比如增加、删除等等)。但是这里的队列方案会更加优雅并且运行得更快些。

更一般的， deque 类可以被用在任何你只需要一个简单队列数据结构的场合。如果你不设置最大队列大小，那么就会得到一个无限大小队列，你可以在队列的两端执行添加和弹出元素的操作。

代码示例：

q = deque()
q.append(1)
q.append(2)
q.append(3)

==============================
q：deque([1, 2, 3])

q.appendleft(4)
===============================
q：deque([4, 1, 2, 3])

q.pop()
=============
3
q：deque([4, 1, 2])

q.popleft()
==================
4

在队列两端插入或删除元素时间复杂度都是 O(1) ，而在列表的开头插入或删除元素的时间复杂度为 O(N) 。