Python实现优先队列

Python有队列类Queue，为啥就不提供个PriorityQueue类呢？

写优先队列也是在写爬虫的时候想到的，当时没想用PageRank算法（最终也没用），就直接用优先队列来放URL，但是发现Python没有优先队列。

网上我看到一哥们用Python的bisect包来实现优先队列的

具体的网址：http://www.kgblog.net/2009/04/25/pythonSpider.html

我们就来分析下他的优先队列算法复杂度吧，这仅仅是学术探讨，没有任何别的意思。

首先在元素插入队列的时候，bisect的原理是用二分来搜索需要插入的位置，然后将后面的元素平移一个位置，将该位置空出来给需要插入的元素

看bisect包的源码：

[python] view plaincopyprint?

1. def insort_right(a, x, lo=0, hi=None):  
2. """Insert item x in list a, and keep it sorted assuming a is sorted.
4.     If x is already in a, insert it to the right of the rightmost x.
6.     Optional args lo (default 0) and hi (default len(a)) bound the
7.     slice of a to be searched.
8.     """
10. if lo < 0:  
11. raise ValueError('lo must be non-negative')  
12. if hi is None:  
13.         hi = len(a)  
14. while lo < hi:  
15.         mid = (lo+hi)//2
16. if x < a[mid]: hi = mid  
17. else: lo = mid+1
18.     a.insert(lo, x)  
20. insort = insort_right   

具体我不知道Python的list是怎么个机制来平移的，但怎么平移又要保证大小的顺序不变，那么复杂度也是O(n)吧。

再次，当我们需要pop出一个元素的时候同样他的方法是直接用list.pop(item)，这样也需要list自己来平移元素位置，复杂度也是O(n)

而实际上C++ STL中的优先队列的插入和删除的复杂度是O(logn)

对于Python list的机制我不了解，如果和C++中的数组平移是一样的话，那么这种优先队列的方法是不可取的。

那么就需要自己写堆了，说白了就是堆的Insert和Adjust两个函数就搞定了

需要说明的是：此代码中我没有使用list[0]这个位置，这样再写代码的时候比较直观，我是这样认为的，大家可以把root=0和root=1的两种堆画一画就知道我说的了（子节点）

[python] view plaincopyprint?

1. #-*-coding:utf-8-*-
2. """
3. class PriorityQueue:
4. """
6. class PriorityQueue:  
7. def __init__(self):  
8. self.queue = []  
9. self.length = 0
10. self.queue.insert(0, self.length)  
12. #队列中元素的个数
13. def count(self):  
14. return self.length  
16. #判断队列是否为空
17. def empty(self):  
18. if self.count() == 0:  
19. return True
20. else :  
21. return False
23. #取队列首元素，但是此时没有删除该元素
24. def top(self):  
25. return self.queue[1]  
27. #删除队首元素
28. def pop(self):  
29.         bEmpty = self.empty()  
30. if bEmpty == False:  
31. self.queue[1] = self.queue[self.length]  
32. self.length -= 1
33. self._adjust()  
35. #插入一个元素
36. def push(self,item):  
37. self.length += 1
38. self.queue.insert(self.length, item)  
40. #插入元素后对堆进行调整，使其满足最大顶堆的性质
41.         i = self.length  
42. while i >= 2 and self.queue[i][1] > self.queue[i/2][1]:  
43. self.queue[i] , self.queue[i/2] = self.queue[i/2] , self.queue[i]  
44.             i = i / 2
46. #堆的调整函数
47. def _adjust(self):  
48.         root = 1
49.         j = root << 1
50.         temp = self.queue[root]  
51. while j <= self.length:  
52. if j < self.length and self.queue[j][1] < self.queue[j+1][1]:  
53.                 j += 1
54. if self.queue[j] <= temp:  
55. break
56. self.queue[j],self.queue[root] = self.queue[root],self.queue[j]  
57.             root = j  
58.             j = j << 1
60. self.queue[root] = temp  
62. if __name__ == '__main__':  
63.     pq = PriorityQueue()  
64.     pq.push(15)  
65.     pq.push(8)  
66.     pq.push(9)  
67.     pq.push(3)  
68.     pq.push(7)  
69.     pq.push(6)  
70. print pq.queue    
71. while pq.empty() == False:  
72. print "Value = ",pq.top()  
73. print pq.queue,pq.length  
74.         pq.pop()  

代码我自己验证过了，应该是没有问题的