問題

怎樣實現(xiàn)一個按優(yōu)先級排序的隊列？ 并且在這個隊列上面每次 pop 操作總是返回優(yōu)先級最高的那個元素

解決方案

下面的類利用 heapq 模塊實現(xiàn)了一個簡單的優(yōu)先級隊列：

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]

下面是它的使用方式：

>>> 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)

>>> q.pop()

Item('bar')

>>> q.pop()

Item('spam')

>>> q.pop()

Item('foo')

>>> q.pop()

Item('grok')

>>>

仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)，第一個 pop()操作返回優(yōu)先級最高的元素。 另外注意到如果兩個有著相同優(yōu)先級的元素（ foo 和 grok ），pop 操作按照它們被插入到隊列的順序返回的。

討論

這一小節(jié)我們主要關(guān)注 heapq 模塊的使用。 函數(shù) heapq.heappush()和 heapq.heappop()分別在隊列 _queue上插入和刪除第一個元素， 并且隊列 _queue保證第一個元素擁有最高優(yōu)先級（ 1.4 節(jié)已經(jīng)討論過這個問題）。 heappop()函數(shù)總是返回”最小的”的元素，這就是保證隊列pop操作返回正確元素的關(guān)鍵。 另外，由于 push 和 pop 操作時間復(fù)雜度為 O(log N)，其中 N 是堆的大小，因此就算是 N 很大的時候它們運行速度也依舊很快。

在上面代碼中，隊列包含了一個 (-priority, index, item) 的元組。 優(yōu)先級為負數(shù)的目的是使得元素按照優(yōu)先級從高到低排序。 這個跟普通的按優(yōu)先級從低到高排序的堆排序恰巧相反。

index 變量的作用是保證同等優(yōu)先級元素的正確排序。 通過保存一個不斷增加的 index 下標變量，可以確保元素按照它們插入的順序排序。 而且， index 變量也在相同優(yōu)先級元素比較的時候起到重要作用。

為了闡明這些，先假定 Item 實例是不支持排序的：

>>> a = Item('foo')

>>> b = Item('bar')

>>> a < b

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

TypeError: unorderable types: Item() < Item()

>>>

如果你使用元組 (priority, item) ，只要兩個元素的優(yōu)先級不同就能比較。 但是如果兩個元素優(yōu)先級一樣的話，那么比較操作就會跟之前一樣出錯：

>>> a = (1, Item('foo'))

>>> b = (5, Item('bar'))

>>> a < b

True

>>> c = (1, Item('grok'))

>>> a < c

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

TypeError: unorderable types: Item() < Item()

>>>

通過引入另外的 index 變量組成三元組 (priority, index, item) ，就能很好的避免上面的錯誤， 因為不可能有兩個元素有相同的 index值。Python 在做元組比較時候，如果前面的比較已經(jīng)可以確定結(jié)果了， 后面的比較操作就不會發(fā)生了：

>>> a = (1, 0, Item('foo'))

>>> b = (5, 1, Item('bar'))

>>> c = (1, 2, Item('grok'))

>>> a < b

True

>>> a < c

True

>>>

如果你想在多個線程中使用同一個隊列，那么你需要增加適當?shù)逆i和信號量機制。 可以查看 12.3 小節(jié)的例子演示是怎樣做的。

heapq 模塊的官方文檔有更詳細的例子程序以及對于堆理論及其實現(xiàn)的詳細說明。

以上就是Python實現(xiàn)一個優(yōu)先級隊列的方法的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Python實現(xiàn)優(yōu)先級隊列的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python优先级排序_Python实现一个优先级队列的方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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