Python：在优先级队列实现中使用我的堆

Question

我在使用要在我的优先级队列 class 中使用的定制堆 class 函数时遇到了真正的麻烦。我无法确定堆 class 中的哪些函数可用于我的 PriorityQueue 的 "enqueue"、"dequeue"、"front" 和 "size" 函数。我知道 "enqueue" 我需要使用我的插入功能，但我不知道如何去做，因为我有优先权。有人可以帮我解决我需要做的事情才能使我的 PriorityQueue class 使用堆 class 中的函数才能正常工作吗？我已经坚持了一段时间，我一直在寻找答案，包括使用内置的 python 函数，例如队列和 heapq。

class 堆（对象）：

    def __init__(self, items=None):

        '''Post: A heap is created with specified items.'''

        self.heap = [None]
        if items is None:
            self.heap_size = 0
        else:
            self.heap += items
            self.heap_size = len(items)
            self._build_heap()

    def size(self):

        '''Post: Returns the number of items in the heap.'''

        return self.heap_size

    def _heapify(self, position):

        '''Pre: Items from 0 to position - 1 satisfy the Heap property.
       Post: Heap Property is satisfied for the entire heap.'''

        item = self.heap[position]
        while position * 2 <= self.heap_size:
            child = position * 2
            # If the right child, determine the maximum of two children.
            if (child != self.heap_size and self.heap[child+1] > self.heap[child]):
                child += 1
            if self.heap[child] > item:
                self.heap[position] = self.heap[child]
                position = child
            else:
                break
        self.heap[position] = item

    def delete_max(self):

        '''Pre: Heap property is satisfied
       Post: Maximum element in heap is removed and returned. '''

        if self.heap_size > 0:
            max_item = self.heap[1]
            self.heap[1] = self.heap[self.heap_size]
            self.heap_size -= 1
            self.heap.pop()
            if self.heap_size > 0:
                self._heapify(1)
            return max_item

    def insert(self, item):

        '''Pre: Heap Property is Satisfied.
       Post: Item is inserted in proper location in heap.'''

        self.heap_size += 1
        # extend the length of the list.
        self.heap.append(None)
        position = self.heap_size
        parent = position // 2
        while parent > 0 and self.heap[parent] < item:
            # Move the item down.
            self.heap[position] = self.heap[parent]
            position = parent
            parent = position // 2
        # Puts the new item in the correct spot.
        self.heap[position] = item

    def _build_heap(self):

        ''' Pre: Self.heap has values in 1 to self.heap_size
           Post: Heap property is satisfied for entire heap. '''

        # 1 through self.heap_size.

        for i in range(self.heap_size // 2, 0, -1): # Stops at 1.
            self._heapify(i)

    def heapsort(self):

        '''Pre: Heap Property is satisfied.
           Post: Items are sorted in self.heap[1:self.sorted_size].'''

        sorted_size = self.heap_size

        for i in range(0, sorted_size -1):
            # Since delete_max calls pop to remove an item, we need to append a dummy value to avoid an illegal index.
            self.heap.append(None)
            item = self.delete_max()
            self.heap[sorted_size - i] = item

所以这是可行的，但正如我之前所说，我在如何从中创建优先级队列时遇到了问题？我知道要求密码是错误的，但我很绝望有人能帮我吗？我对我希望我的优先代码做什么有基本的了解..

#PriorityQueue.py
from MyHeap import Heap


class PriorityQueue(object):

    def __init__(self):
        self.heap = None

    def enqueue(self, item, priority):
        '''Post: Item is inserted with specified priority in the PQ.'''
        self.heap.insert((priority, item))

    def first(self):
    '''Post: Returns but does not remove the highest priority item from the PQ.'''
        return self.heap[0]

    def dequeue(self):
    '''Post: Removes and returns the highest priority item from the PQ.'''
    if self.heap is None:
        raise ValueError("This queue is empty.")
    self.heap.delete_max()

    def size(self):
    '''Post: Returns the number of items in the PQ.'''
        return self.size

这是我目前得到的，但我不知道它是否完全正确。谁能帮帮我？

我将代码编辑为最新版本。

Answer 1

由于这大概是作业，所以我能做的就是给出提示，通常作为评论更容易完成。由于这是一系列相当详尽的提示，因此我将它们总结为此处的答案。

在大多数情况下，您 PriorityQueue class 中的方法将映射到您已经在堆中实现的方法 class:

PriorityQueue.enqueue() 很容易映射到 Heap.insert()
PriorityQueue.first()没有对应的堆方法，但还是可以一行实现。您只需要 return 最大值，它始终位于堆中的特定位置。
PriorityQueue.dequeue()稍微复杂一点。它需要先保存top item的值，这样它可以在调用heap.delete_max()
堆 class 已经有一个 size() 方法，PriorityQueue.size() 可以调用它，而不是在 PriorityQueue class 中维护一个单独的大小变量.

此外，您需要一个 init 函数，这应该创建一个新的 Heap 对象，该对象将由 class 维护。

为了创建一个迭代器，您需要创建一个新的 class。它需要维护一个整数变量（我们称它为 self.index），指示它在队列中的当前位置。您还需要一种方法来增加 self.index 和 returns 先前索引位置的值。应该差不多了。

Python：在优先级队列实现中使用我的堆

Python: Using my heap in a priority queue implementation

python

heap

priority-queue

binary-heap