基于最大堆的优先队列的实现

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mob604757057176 2021-09-26 19:51:00

二叉堆实现

class PriorityQueue:
    '''
    用最大堆来实现最大优先队列：每一次入队操作就是堆的插入操作，每一次出队操作就是删除堆顶节点
    '''
    def __init__(self):
        self.array = []
        self.size = 0

    def enqueue(self, element): # 入队
        self.array.append(element) #添加元素
        self.size += 1
        self.up_adjust()

    def dequeue(self): # 出队
        if self.size < 0:
            raise Exception("队列为空 !")
        head = self.array[0] # 队头
        self.array[0] = self.array[self.size-1] # 把队尾赋值给对头，执行下沉操作
        self.size -= 1
        self.down_adjust()
        return head # 返回出队的队头

    def up_adjust(self):
        '''
        插入上浮是插入到最后一个位置，然后与父节点进行元素交换
        '''
        child_index = self.size - 1
        parent_index = (child_index - 1) // 2
        # temp保存插入的叶子节点值，用于最后的赋值
        temp = self.array[child_index] # 保存插入节点的值
        while child_index > 0 and temp > self.array[parent_index]: # 循环条件是插入节点的索引大于0并且插入节点的值大于父节点
            # 无需真正交换，单向赋值即可
            self.array[child_index] = self.array[parent_index] #父节点的值赋值给该插入孩子节点的索引
            child_index = parent_index #父节点的索引赋值给孩子节点
            parent_index = (parent_index - 1) // 2 #对啊，这里为啥不用child_index啊 
        self.array[child_index] = temp

    def down_adjust(self):
        '''
        下沉操作时，从堆顶开始下沉，与孩子节点进行替换
        '''
        parent_index = 0
        # temp保存父节点值，用于最后的赋值
        temp = self.array[parent_index]
        child_index = 1
        while child_index < self.size:
            # 如果有右孩子，且右孩子大于左孩子的值，则定位到右孩子
            if child_index + 1 < self.size and self.array[child_index + 1] > self.array[child_index]:
                child_index += 1
            # 如果父节点大于任何一个孩子的值，直接跳出
            if temp >= self.array[child_index]:
                break
            # 无需真正交换，单向赋值即可
            self.array[parent_index] = self.array[child_index]
            parent_index = child_index
            child_index = 2 * child_index + 1
        self.array[parent_index] = temp


queue = PriorityQueue()
queue.enqueue(3)
queue.enqueue(5)
queue.enqueue(10)
queue.enqueue(2)
queue.enqueue(7)
print(queue.dequeue())
print(queue.dequeue())