python實作二元堆與堆排序的程式碼實例

下面小編就為大家帶來一篇python下實作二元堆以及堆排序的範例。小編覺得蠻不錯的，現在就分享給大家，也給大家做個參考。一起跟著小編過來看看吧

堆是一種特殊的樹狀結構， 堆中的資料儲存滿足一定的堆序。堆排序是一種選擇排序， 其演算法複雜度， 時間複雜度相對於其他的排序演算法都有很大的優勢。

堆分為大頭堆和小頭堆， 如其名， 大頭堆的第一個元素是最大的， 每個有子結點的父結點， 其數據值都比其子結點的值要大。小頭堆則相反。

我大概講解下建一個樹狀堆的演算法過程:

找到N/2 位置的陣列數據， 從這個位置開始， 找出該節點的左子結點的索引， 先比較這個結點的下的子結點， 找到最大的那個， 將最大的子結點的索引賦值給左子結點， 然後將最大的子結點和父結點進行對比， 如果比父結點大， 與父節點交換資料。當然， 我只是大概說了下實現， 在此過程中， 還需要考慮結點不存在的情況。

看下程式碼：

#

# 构建二叉堆 
def binaryHeap(arr, lenth, m): 
 temp = arr[m] # 当前结点的值 
 while(2*m+1 < lenth): 
 lchild = 2*m+1 
 if lchild != lenth - 1 and arr[lchild] < arr[lchild + 1]: 
 lchild = lchild + 1 
 if temp < arr[lchild]: 
 arr[m] = arr[lchild] 
 else: 
 break 
 m = lchild 
 arr[m] = temp 
 
 
def heapsort(arr, length): 
 i = int(len(arr)/2) 
 while(i >= 0): 
 binaryHeap(arr, len(arr), i) 
 i = i - 1 
 
 print("二叉堆的物理顺序为:") 
 print(arr) # 输出二叉堆的物理顺序 
 
 
if __name__ == &#39;__main__&#39;: 
 arr = [2, 87, 39, 49, 34, 62, 53, 6, 44, 98] 
 
 heapsort(arr, len(arr))

堆排序過程就是依序將最後的結點與首個節點進行對比交換：

# 构建二叉堆
def binaryHeap(arr, lenth, m):
  temp = arr[m] # 当前结点的值
  while(2*m+1 < lenth):
    lchild = 2*m+1
    if lchild != lenth - 1 and arr[lchild] < arr[lchild + 1]:
      lchild = lchild + 1
    if temp < arr[lchild]:
      arr[m] = arr[lchild]
    else:
      break
    m = lchild
  arr[m] = temp


def heapsort(arr, length):
  i = int(len(arr)/2)
  while(i >= 0):
    binaryHeap(arr, len(arr), i)
    i = i - 1

  print("二叉堆的物理顺序为:")
  print(arr) # 输出二叉堆的物理顺序

  i = length-1
  while(i > 0):
    arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i] # 变量交换
    binaryHeap(arr, i, 0)
    i = i - 1560


def pop(arr):
  first = arr.pop(0)
  return first


if __name__ == &#39;__main__&#39;:
  arr = [2, 87, 39, 49, 34, 62, 53, 6, 44, 98]

  heapsort(arr, len(arr))

  print("堆排序后的物理顺序")
  print(arr) # 输出经过堆排序之后的物理顺序

  data = pop(arr)
  print(data)

  print(arr)

python封裝了一個堆疊模組, 我們使用該模組可以很有效率的實作一個優先隊列

##

import heapq


class Item:
  def __init__(self, name):
    self.name = name

  def __repr__(self):
    return 'Item({!r})'.format(self.name)


class PriorityQueue:
  def __init__(self):
    self._queue = []
    self._index = 0

  def push(self, item, priority):
    heapq.heappush(self._queue, (-priority, self._index, item)) # 存入一个三元组
    self._index += 1

  def pop(self):
    return heapq.heappop(self._queue)[-1] # 逆序输出


if __name__ == '__main__':
  p = PriorityQueue()
  p.push(Item('foo'), 1)
  p.push(Item('bar'), 5)
  p.push(Item('spam'), 4)
  p.push(Item('grok'), 1)

  print(p.pop())
  print(p.pop())

具體請看heapq官網

以上是python實作二元堆與堆排序的程式碼實例的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！