Python cookbook（数据结构与算法）实现优先级队列的方法示例_Python

Python cookbook（数据结构与算法）实现优先级队列的方法示例

2021-01-16 00:14垄上行 Python

这篇文章主要介绍了Python cookbook（数据结构与算法）实现优先级队列的方法,结合实例形式分析了Python中基于给定优先级进行队列元素排序的相关操作技巧,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了Python实现优先级队列的方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

问题：要实现一个队列，它能够以给定的优先级对元素排序，且每次pop操作时都会返回优先级最高的那个元素；

解决方案：采用heapq模块实现一个简单的优先级队列

				?

									# 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：第一次执行pop()操作时返回的元素具有最高的优先级；对于相同优先级的两个元素（foo和gork）返回的顺序同它们插入到队列时的顺序相同。

在这段代码中，队列以元组(-priority, self._index, item)的形式组成，priority取负值是为了队列按照从高到低的顺序排列，这和堆默认的从小到大的排序相反。

变量index的作用是对相同优先级的元素以适当的顺序排列，特别对同优先级的元素间做比较操作时扮演了重要的角色。

Item实例无法进行次序比较：

				?

									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()

									>>>

如果以元组(priority, item)的形式来表示元素，只要优先级不同，就可进行比较：

				?

									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()

									>>>

引入额外的索引值，以(priority, index, item)的方式建立元组，就可以避免相同优先级无法比较的问题，因为没有哪两个元组会有相同的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

									>>>