PHP資料結構:堆資料結構的奧妙,實現高效率的排序與優先權佇列
PHP 中的堆資料結構是一種滿足完全二元樹和堆性質(父結點值大於/小於子結點值)的樹狀結構,使用陣列實現。堆支援兩種操作:排序(從小到大提取最大元素)和優先權隊列(根據優先權提取最大元素),分別透過 heapifyUp 和 heapifyDown 方法維護堆的性質。
PHP 中的堆疊資料結構:揭秘排序與優先權佇列的奧秘
堆疊是一種樹狀資料結構,它滿足以下兩個性質:
- 完全二元樹性質:樹中的每個結點都有兩個子結點,或沒有子結點,形成一棵完全二元樹。
- 堆性質:每個父結點的值都大於(或等於)它的兩個子結點的值(最大堆)或小於(或等於)它的兩個子結點的值(最小堆)。
PHP 實作
在 PHP 中,我們使用陣列來實作堆疊。以下是一個最大堆的PHP 實作:
class MaxHeap { private $heap = array(); private $size = 0; public function insert($value) { $this->heap[$this->size++] = $value; $this->heapifyUp($this->size - 1); } private function heapifyUp($index) { if ($index === 0) { return; } $parentIndex = intval(($index - 1) / 2); if ($this->heap[$index] > $this->heap[$parentIndex]) { $temp = $this->heap[$index]; $this->heap[$index] = $this->heap[$parentIndex]; $this->heap[$parentIndex] = $temp; $this->heapifyUp($parentIndex); } } public function extractMax() { if ($this->size === 0) { return null; } $max = $this->heap[0]; $this->heap[0] = $this->heap[$this->size - 1]; $this->size--; $this->heapifyDown(0); return $max; } private function heapifyDown($index) { $largestIndex = $index; $leftIndex = 2 * $index + 1; $rightIndex = 2 * $index + 2; if ($leftIndex < $this->size && $this->heap[$leftIndex] > $this->heap[$largestIndex]) { $largestIndex = $leftIndex; } if ($rightIndex < $this->size && $this->heap[$rightIndex] > $this->heap[$largestIndex]) { $largestIndex = $rightIndex; } if ($largestIndex !== $index) { $temp = $this->heap[$index]; $this->heap[$index] = $this->heap[$largestIndex]; $this->heap[$largestIndex] = $temp; $this->heapifyDown($largestIndex); } } }
實戰案例
排序:
$heap = new MaxHeap(); $heap->insert(10); $heap->insert(5); $heap->insert(15); $heap->insert(8); $heap->insert(12); while ($heap->size > 0) { echo $heap->extractMax() . " "; }
輸出:15 12 10 8 5
優先權佇列:
$heap = new MaxHeap(); $heap->insert(5); $heap->insert(2); $heap->insert(3); $heap->insert(1); while ($heap->size > 0) { $element = $heap->extractMax(); echo "服务于元素 " . $element . "\n"; }
輸出:
服務於元素5
服務於元素3
服務於元素2
服務於元素1
以上是PHP資料結構:堆資料結構的奧妙,實現高效率的排序與優先權佇列的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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