欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  IT编程

Python cookbook(数据结构与算法)实现优先级队列的方法示例

程序员文章站 2022-10-03 10:35:02
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...

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
>>>

如果想将这个队列用于线程间通信,还需要增加适当的锁和信号机制。

(代码摘自《Python Cookbook》)

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。