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Python cookbook(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法)實現(xiàn)優(yōu)先級隊列的方法示例

發(fā)布時間:2020-10-16 16:37:07 來源:腳本之家 閱讀:341 作者:壟上行 欄目:開發(fā)技術(shù)

本文實例講述了Python實現(xiàn)優(yōu)先級隊列的方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

問題:要實現(xiàn)一個隊列,它能夠以給定的優(yōu)先級對元素排序,且每次pop操作時都會返回優(yōu)先級最高的那個元素;

解決方案:采用heapq模塊實現(xiàn)一個簡單的優(yōu)先級隊列

# example.py
#
# Example of a priority queue
import heapq
class PriorityQueue:
  def __init__(self):
    self._queue = []
    self._index = 0
  def push(self, item, priority):
    heapq.heappush(self._queue, (-priority, self._index, item))
    self._index += 1
  def pop(self):
    return heapq.heappop(self._queue)[-1]
# Example use
class Item:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
  def __repr__(self):
    return 'Item({!r})'.format(self.name)
q = PriorityQueue()
q.push(Item('foo'), 1)
q.push(Item('bar'), 5)
q.push(Item('spam'), 4)
q.push(Item('grok'), 1)
print("Should be bar:", q.pop())
print("Should be spam:", q.pop())
print("Should be foo:", q.pop())
print("Should be grok:", q.pop())

Python 3.4.0 (v3.4.0:04f714765c13, Mar 16 2014, 19:24:06) [MSC v.1600 32 bit (Intel)] on win32
Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> ================================ RESTART ================================
>>> 
Should be bar: Item('bar')
Should be spam: Item('spam')
Should be foo: Item('foo')
Should be grok: Item('grok')
>>> 

可以看出:第一次執(zhí)行pop()操作時返回的元素具有最高的優(yōu)先級;對于相同優(yōu)先級的兩個元素(foo和gork)返回的順序同它們插入到隊列時的順序相同。

在這段代碼中,隊列以元組(-priority, self._index, item)的形式組成,priority取負(fù)值是為了隊列按照從高到低的順序排列,這和堆默認(rèn)的從小到大的排序相反。

變量index的作用是對相同優(yōu)先級的元素以適當(dāng)?shù)捻樞蚺帕校貏e對同優(yōu)先級的元素間做比較操作時扮演了重要的角色。

Item實例無法進(jìn)行次序比較:

a=Item('foo')
b=Item('bar')
print('a<b: ',a<b)
>>> 
Traceback (most recent call last):
 File "D:\4autotests\02script\python-cookbook\python-cookbook-master\src\1\5.implementing_a_priority_queue\example.py", line 27, in <module>
  print('a<b: ',a<b)
TypeError: unorderable types: Item() < Item()
>>> 

如果以元組(priority,  item)的形式來表示元素,只要優(yōu)先級不同,就可進(jìn)行比較:

a=(1,Item('foo'))
b=(5,Item('bar'))
c=(1,Item('gork'))
print('a<b: ',a<b)
print('a<c: ',a<c)
>>> 
a<b: True
Traceback (most recent call last):
 File "D:\4autotests\02script\python-cookbook\python-cookbook-master\src\1\5.implementing_a_priority_queue\example.py", line 29, in <module>
  print('a<c: ',a<c)
TypeError: unorderable types: Item() < Item()
>>> 

引入額外的索引值,以(priority, index, item)的方式建立元組,就可以避免相同優(yōu)先級無法比較的問題,因為沒有哪兩個元組會有相同的index值;

a=(1,0,Item('foo'))
b=(5,1,Item('bar'))
c=(1,2,Item('gork'))
print('a<b: ',a<b)
print('a<c: ',a<c)
>>> 
a<b: True
a<c: True
>>>

如果想將這個隊列用于線程間通信,還需要增加適當(dāng)?shù)逆i和信號機(jī)制。

(代碼摘自《Python Cookbook》)

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希望本文所述對大家Python程序設(shè)計有所幫助。

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