Python 内置优先队列PriorityQueue 高级餐厅用餐场景展示

最新推荐文章于 2024-09-24 12:45:25 发布

原创最新推荐文章于 2024-09-24 12:45:25 发布 · 1.8k 阅读

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#python #开发语言

正式的Python专栏第64篇，同学站住，别错过这个从0开始的文章！

前面学委说要把内置队列都撸一撸，前面展示了有简单的先进后出，先进先出队列。

今天把优先队列先展示了。

PriorityQueue

这是一个懂得分辨轻重缓急的队列。之前FIFO/FILO这些都是按照放入顺序，先放进去的要么先出队，要么后面出队。

实际应用场景跟我们日常类似，比如我们去一个高级餐厅吃饭。

通常他们会设置会员等级，比如常客VIP，或者那种高级VIP（VVIP），这些入队。

前台服务人员就会根据客户登记安排客户进场。

这时候优先队列就派上用场。

优先队列可以放入元素格式如下：


q = PriorityQueue()
# 二元组（优先级数，数据 ）
q.put((3, '小白'))

下面是模拟整个队列排队：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2022/2/14 11:13 下午
# @Author : LeiXueWei
# @优快云/Juejin/Wechat: 雷学委
# @XueWeiTag: CodingDemo
# @File : priorityqdemo.py
# @Project : hello

from queue import PriorityQueue

q = PriorityQueue()

q.put((3, '小白'))
#后到
q.put((2, '雷学委'))
#最后到
q.put((1, '小花'))

while not q.empty():
    next_item = q.get()
    print("🐰 欢迎 %s 用餐:" % str(next_item))

首先，小白没有VIP先到拿号了。然后学委，小花陆续去餐厅排队。

直接运行代码，可以看到小花同学最后到场，但是她缺第一个进去餐厅内堂用餐了。

没办法，她是VVIP，级别最高（第三个元素的数值最小）所以放到最前面了。

效果图如下：

屏幕快照 2022-02-14 下午11.47.28.png

所以就很‘合理’（没办法，谁叫你去高级餐厅排队，去个普通的餐厅，我们就用普通FIFO队列来管理用餐秩序了）。

优先队列怎么排队的？

打开queue这个库直接看到PriorityQueue这个类源码：

屏幕快照 2022-02-14 下午11.52.11.png

太简单了，直接继承了Queue父类。

不过我们看到优先队列覆盖了_put方法，用了heappush方法来放元素到二叉堆（这个是在heapq内置库里面的一个方法，也有取元素的实现）。

def heappush(heap, item):
    """Push item onto heap, maintaining the heap invariant."""
    heap.append(item)
    _siftdown(heap, 0, len(heap)-1)

headpush内部直接把新入队的元素放到队尾（前面heap=[])

然后执行下面的方法摆放元素：

def _siftdown(heap, startpos, pos):
    newitem = heap[pos]
    # Follow the path to the root, moving parents down until finding a place
    # newitem fits.
    while pos > startpos:
        parentpos = (pos - 1) >> 1
        parent = heap[parentpos]
        if newitem < parent:
            heap[pos] = parent
            pos = parentpos
            continue
        break
    heap[pos] = newitem

这里使用[最小二叉堆(https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%80%E5%B0%8F%E5%A0%86) ，通过不断与父节点对比（父节点的位置为parentpos = (pos - 1) >> 1）。

循环比对，如果新加元素小于父节点，当前新加节点上移（也就是父节点下移到新节点每次放入的新位置）

直到找到一个父节点是小于新节点值的位置，停止移动，入队操作完毕。

这一段比较烧脑，先解释这个入队。后面再做一个图形展示一下。