파이썬과 컴퓨터 사이언스(자료구조) - 대표적인 자료구조: 큐 (Queue)

4. 대표적인 자료구조: 큐 (Queue)

1. 큐 구조

  • 줄을 서는 행위와 유사
  • 가장 먼저 넣은 데이터를 가장 먼저 꺼낼 수 있는 구조
    • 음식점에서 가장 먼저 줄을 선 사람이 제일 먼저 음식점에 입장하는 것과 동일
    • FIFO(First-In, First-Out) 또는 LILO(Last-In, Last-Out) 방식으로 스택과 꺼내는 순서가 반대

엑셀로 이해해보기

2. 알아둘 용어

  • Enqueue: 큐에 데이터를 넣는 기능
  • Dequeue: 큐에서 데이터를 꺼내는 기능
  • Visualgo 사이트에서 시연해보며 이해하기 (enqueue/dequeue 만 클릭해보며): https://visualgo.net/en/list

3. 파이썬 queue 라이브러리 활용해서 큐 자료 구조 사용하기

  • queue 라이브러리에는 다양한 큐 구조로 Queue(), LifoQueue(), PriorityQueue() 제공
  • 프로그램을 작성할 때 프로그램에 따라 적합한 자료 구조를 사용
    • Queue(): 가장 일반적인 큐 자료 구조
    • LifoQueue(): 나중에 입력된 데이터가 먼저 출력되는 구조 (스택 구조라고 보면 됨)
    • PriorityQueue(): 데이터마다 우선순위를 넣어서, 우선순위가 높은 순으로 데이터 출력

일반적인 큐 외에 다양한 정책이 적용된 큐들이 있음

3.1. Queue()로 큐 만들기 (가장 일반적인 큐, FIFO(First-In, First-Out))

In [4]:
# 큐 만들기
import queue
data_queue = queue.Queue()
In [5]:
# 데이터 넣기
data_queue.put("korea")
data_queue.put(1)
In [6]:
# 큐 사이즈 확인하기
data_queue.qsize()
Out[6]:
2
In [7]:
# 데이터 꺼내기
data_queue.get()
Out[7]:
'korea'
In [8]:
# 데이터 꺼내지면 큐 사이즈도 줄어듬
data_queue.qsize()
Out[8]:
1
In [9]:
data_queue.get()
Out[9]:
1

3.2. LifoQueue()로 큐 만들기 (LILO(Last-In, Last-Out))

In [129]:
# LifoQueue 만들기
import queue
data_queue = queue.LifoQueue()
In [130]:
# 데이터 넣기
data_queue.put("korea")
data_queue.put(1)
In [131]:
# 데이터 꺼내기
data_queue.get()
Out[131]:
1

3.3. PriorityQueue()로 큐 만들기

In [1]:
# LifoQueue 만들기
import queue
data_queue = queue.PriorityQueue()
In [2]:
# 데이터 넣기
data_queue.put((10, "korea"))           # <-- (우선순위, 데이터) 형식의 튜플로 넣어야 함
data_queue.put((5, 1))                  # <-- (우선순위, 데이터) 형식의 튜플로 넣어야 함 
data_queue.put((15, "china"))           # <-- (우선순위, 데이터) 형식의 튜플로 넣어야 함
In [3]:
# 데이터 꺼내기 
data_queue.get()                        # <-- 우선순위값이 가장 낮은 데이터 순으로 출력 (1순위가 2순위보다 우선순위가 높죠!)
Out[3]:
(5, 1)
In [4]:
# 데이터 꺼내기
data_queue.get()
Out[4]:
(10, 'korea')

참고: 어디에 큐가 많이 쓰일까?

  • 멀티 태스킹을 위한 프로세스 스케쥴링 방식을 구현하기 위해 많이 사용됨 (운영체제 참조)

큐의 경우에는 장단점 보다는 (특별히 언급되는 장단점이 없음), 큐의 활용 예로 프로세스 스케쥴링 방식을 함께 이해해두는 것이 좋음

4. 프로그래밍 연습

연습1: 리스트 변수로 큐를 다루는 put, get 기능 구현해보기
In [14]:
queue_list = list()

def put(data):
    queue_list.append(data)
    
def get():
    data = queue_list[0]
    del queue_list[0]
    return data
In [15]:
put(1)
put(2)
put(3)
put(4)

print (get())
1