python的collections模块中deque.rotate()函数的作用？以列表形式列出必须参数和所有可选参数？一个简单的案例并添加注释？

deque.rotate(n)函数可以将deque中的元素向右旋转n步，如果n是负数则向左旋转。下面是一个简单的例子： ```python from collections import deque d = deque([1, 2, 3, 4, 5]) print(d) # deque([1, 2, 3, 4, 5]) d.rotate(2) print(d) # deque([4, 5, 1, 2, 3]) d.rotate(-3) print(d) # deque([2, 3, 4, 5, 1]) ``` 在上面的例子中，我们创建了一个deque对象d，然后使用rotate函数将d中的元素向右旋转2步，结果为[4, 5, 1, 2, 3]。接着我们又将d中的元素向左旋转3步，结果为[2, 3, 4, 5, 1]。注意，rotate函数不会改变deque的长度，而只是改变元素的位置。

### Python 中 `deque` 的使用方法及示例 #### 定义与初始化 `deque` 是 Python 标准库 `collections` 模块中的一个类，表示双端队列。这种数据结构允许从两端高效地添加或移除元素[^1]。 ```python from collections import deque # 创建一个空的 deque 对象 d = deque() # 初始化带有初始元素的 deque initial_elements = [1, 2, 3, 4] dq_with_initial_values = deque(initial_elements) print(dq_with_initial_values) # 输出: deque([1, 2, 3, 4]) ``` #### 基本操作 - **添加元素** - 可以在左侧(`appendleft`) 或右侧 (`append`) 添加单个元素。 ```python d.append(5) # 在右边追加元素 d.appendleft(-1) # 在左边追加元素 print(d) # 如果之前为空，则输出: deque([-1, 5]) ``` - **移除元素** - 同样可以从两侧移除元素，分别使用 `pop()` 和 `popleft()` 方法。 ```python last_element = d.pop() # 移除并返回最右端元素 first_element = d.popleft() # 移除并返回最左端元素 print(last_element) # 输出最后一个被弹出的元素值 print(first_element) # 输出第一个被弹出的元素值 ``` - **旋转元素** - 调用 `rotate(n)` 函数可以让所有成员沿指定方向移动 n 步；正数代表向右转，负数则相反。 ```python dq_to_rotate = deque([1, 2, 3, 4]) dq_to_rotate.rotate(1) print(dq_to_rotate) # 输出: deque([4, 1, 2, 3]) ``` #### 应用场景实例——生产者-消费者模式下的线程安全队列 为了确保多线程环境下对共享资源的安全访问，在创建基于 `deque` 的生产者-消费者模型时引入了锁机制： ```python import threading from collections import deque class ProducerConsumerQueue: def __init__(self, maxsize=0): """ 构造函数设置最大长度，默认无界。 参数: maxsize (int): 队列的最大容量，当设为非零整数值时表示有界的队列； 设定为0意味着不受限。 """ self._queue = deque(maxlen=maxsize) self._lock = threading.Lock() def put(self, item): """生产者调用此方法往队列里放入新条目""" with self._lock: self._queue.append(item) def get(self): """消费者获取下一个可用项的方法""" with self._lock: return self._queue.popleft() if self._queue else None def size(self): """查询当前队列内有多少个项目等待处理""" return len(self._queue) if __name__ == "__main__": queue_instance = ProducerConsumerQueue(maxsize=5) producer_thread = threading.Thread(target=lambda q, i: q.put(i), args=(queue_instance,)) consumer_thread = threading.Thread(target=lambda q: print(q.get()), args=(queue_instance,)) producer_thread.start() consumer_thread.start() producer_thread.join() consumer_thread.join() ```