可能更适合使用ringbuffer。它不是一个列表，尽管出于您的目的，它的行为可能足够像一个列表。

问题是列表上移位的效率是O(n)，这对于足够大的列表来说非常重要。

在环缓冲区中移动只是更新了头的位置也就是O(1)

deque对两端的拉和推进行了优化。它们甚至有一个专用的rotate()方法。

from collections import deque
items = deque([1, 2])
items.append(3)        # deque == [1, 2, 3]
items.rotate(1)        # The deque is now: [3, 1, 2]
items.rotate(-1)       # Returns deque to original state: [1, 2, 3]
item = items.popleft() # deque == [2, 3]

下面的方法是O(n)到位，辅助内存不变:

def rotate(arr, shift):
  pivot = shift % len(arr)
  dst = 0
  src = pivot
  while (dst != src):
    arr[dst], arr[src] = arr[src], arr[dst]
    dst += 1
    src += 1
    if src == len(arr):
      src = pivot
    elif dst == pivot:
      pivot = src

请注意，在python中，这种方法与其他方法相比效率非常低，因为它不能利用任何部分的本机实现。

关于时间安排的一些注意事项:

如果从列表开始，l.append(l.pop(0))是可以使用的最快方法。这可以单独用时间复杂度来证明:

双端队列。旋转是O(k) (k=元素数量) 列表到deque的转换是O(n) 列表。附加和列表。pop都是O(1)

所以如果你从deque对象开始，你可以deque.rotate()，代价是O(k)。但是，如果起始点是一个列表，那么使用deque.rotate()的时间复杂度是O(n)。l.append(l.pop(0)在O(1)处更快。

为了便于说明，这里有一些1M迭代的计时示例:

需要类型转换的方法:

双端队列。使用deque对象旋转:0.12380790710449219秒(最快) 双端队列。旋转类型转换:6.853878974914551秒 np。滚动nparray: 6.0491721630096436秒 np。滚带类型转换:27.558452129364014秒

列出这里提到的方法:

L.append (l.pop(0)): 0.32483696937561035秒(最快) "shiftInPlace": 4.819645881652832秒 .．.

所用的计时代码如下。

---

collections.deque

显示从列表创建deques是O(n):

from collections import deque
import big_o

def create_deque_from_list(l):
     return deque(l)

best, others = big_o.big_o(create_deque_from_list, lambda n: big_o.datagen.integers(n, -100, 100))
print best

# --> Linear: time = -2.6E-05 + 1.8E-08*n

如果你需要创建deque对象:

1M次迭代@ 6.853878974914551秒

setup_deque_rotate_with_create_deque = """
from collections import deque
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
"""

test_deque_rotate_with_create_deque = """
dl = deque(l)
dl.rotate(-1)
"""
timeit.timeit(test_deque_rotate_with_create_deque, setup_deque_rotate_with_create_deque)

如果你已经有deque对象:

1M次迭代@ 0.12380790710449219秒

setup_deque_rotate_alone = """
from collections import deque
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
dl = deque(l)
"""

test_deque_rotate_alone= """
dl.rotate(-1)
"""
timeit.timeit(test_deque_rotate_alone, setup_deque_rotate_alone)

np.roll

如果你需要创建nparray

1百万次迭代@ 27.558452129364014秒

setup_np_roll_with_create_npa = """
import numpy as np
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
"""

test_np_roll_with_create_npa = """
np.roll(l,-1) # implicit conversion of l to np.nparray
"""

如果你已经有nparray:

1M次迭代@ 6.0491721630096436秒

setup_np_roll_alone = """
import numpy as np
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
npa = np.array(l)
"""

test_roll_alone = """
np.roll(npa,-1)
"""
timeit.timeit(test_roll_alone, setup_np_roll_alone)

“转移到位”

不需要类型转换

1M次迭代@ 4.819645881652832秒

setup_shift_in_place="""
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
def shiftInPlace(l, n):
    n = n % len(l)
    head = l[:n]
    l[:n] = []
    l.extend(head)
    return l
"""

test_shift_in_place="""
shiftInPlace(l,-1)
"""

timeit.timeit(test_shift_in_place, setup_shift_in_place)

l.append(l.pop(0))

不需要类型转换

1M迭代@ 0.32483696937561035

setup_append_pop="""
import random
l = [random.random() for i in range(1000)]
"""

test_append_pop="""
l.append(l.pop(0))
"""
timeit.timeit(test_append_pop, setup_append_pop)

以下函数将发送的列表复制到templist，这样pop函数不会影响原始列表:

def shift(lst, n, toreverse=False):
    templist = []
    for i in lst: templist.append(i)
    if toreverse:
        for i in range(n):  templist = [templist.pop()]+templist
    else:
        for i in range(n):  templist = templist+[templist.pop(0)]
    return templist

测试:

lst = [1,2,3,4,5]
print("lst=", lst)
print("shift by 1:", shift(lst,1))
print("lst=", lst)
print("shift by 7:", shift(lst,7))
print("lst=", lst)
print("shift by 1 reverse:", shift(lst,1, True))
print("lst=", lst)
print("shift by 7 reverse:", shift(lst,7, True))
print("lst=", lst)

输出:

lst= [1, 2, 3, 4, 5]
shift by 1: [2, 3, 4, 5, 1]
lst= [1, 2, 3, 4, 5]
shift by 7: [3, 4, 5, 1, 2]
lst= [1, 2, 3, 4, 5]
shift by 1 reverse: [5, 1, 2, 3, 4]
lst= [1, 2, 3, 4, 5]
shift by 7 reverse: [4, 5, 1, 2, 3]
lst= [1, 2, 3, 4, 5]

用例是什么?通常，我们并不需要完全移位的数组——我们只需要访问移位数组中的少量元素。

获取Python切片是运行时O(k)，其中k是切片，因此切片旋转是运行时n。deque旋转命令也是O(k)。我们能做得更好吗?

考虑一个非常大的数组(比方说，大到切片的计算速度很慢)。另一种解决方案是保留原始数组，并简单地计算在某种移位后存在于我们所期望的索引中的项的索引。

访问移位的元素就变成了O(1)。

def get_shifted_element(original_list, shift_to_left, index_in_shifted):
    # back calculate the original index by reversing the left shift
    idx_original = (index_in_shifted + shift_to_left) % len(original_list)
    return original_list[idx_original]

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

print get_shifted_element(my_list, 1, 2) ----> outputs 4

print get_shifted_element(my_list, -2, 3) -----> outputs 2