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如何实现在 D 堆优先级队列中查找最小子级的方法

邰胤
2023-03-14

我在为分配从头创建的优先级队列类中有一个remove方法。我创建的优先级队列保存在一个数组中,索引从0开始。我跟踪等于数组长度的大小。remove方法使用名为的助手方法:

public int findSmallest(int parent)

其中parent是数组中存储父元素的位置,我希望返回其最小的子元素。顺序就是每个非叶子节点的子节点数。我发现最小的代码:

public int findSmallest(int parent) {
    int child = parent * order + 1;
    int smallest = child;
    for (int i = child; i < order + child; ++i) {
        if (size >= i) {
            return child;
        }
        if (queue[i].priority <= queue[smallest].priority) {
            smallest = child;
        }
    }
    return child;
}

它目前是我创建的PriorityQueue类的数组越界异常完整实现:

import java.util.*;

public class PriorityQueue {

    private class Item {
        private int priority;
        private Object data;

        private Item(int p, Object d) {
            priority = p;
            data = d;
        }
    }

    private Item queue[];
    private int order;
    private int size;

    public PriorityQueue(int ord, int s) {
        queue = new Item[s];
        order = ord;
        size = 0;
    }

    public int getPriority() {
        if (size > 0) {
            return queue[0].priority;
        }

        // -55 signifies that the queue is empty

        return -55;
    }

    public Object getData() {
        if (size > 0) {
            return queue[0].priority;
        }
        return null;
    }

    public void remove() {

        if (empty() == true) {
            System.out.println("Queue is empty, there is nothing to remove.");
            return;
        }

        Item x = queue[size - 1];
        size--;
        int child = 1;
        int parent = 0;

        while (child <= size) {
            child = findSmallest(parent);
            for (int i = order * parent + 1; i < child + order; i++) {
                if (child < size && queue[i].priority < queue[child].priority)
                    child = i;
            }
            if (x.priority < queue[child].priority)
                break;
            else {
                parent = child;
                queue[(child - 1) / order] = queue[child];
                child = order * child + 1;
            }
        }
        queue[(child - 1) / order] = x;
    }

    public int findSmallest(int parent) {
        int child = parent * order + 1;
        int smallest = child;
        for (int i = child; i < order + child; ++i) {
            if (size >= i) {
                return child;
            }
            if (queue[i].priority <= queue[smallest].priority) {
                smallest = child;
            }
        }
        return child;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    public boolean full() {
        return size == queue.length;
    }

    public boolean empty() {
        if (size > 0) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    public void insert(int p, Object d) {
        // 1. Create a new Item and add it to queue[size]
            // Somewhere store new node created as TEMP
        // 2. while loop
        // 3. check if node has parent
            // 4. if it does --> check if parent.priority > child.priority
                // 5. if yes, swap

        if (full() == true) {
            System.out.println("Queue is full, cannot add new node.");
            return;
        }

        queue[size] = new Item(p, d);
        sort();
        size++;

    }

    // Sort() swaps new child node with parents if child.priority < parent.priority

    public void sort() {

        int child = size;
        Item temp = queue[child];
        while ( child > 0 && queue[child].priority < queue[(child-1)/(order)].priority) {
            queue[child] = queue[(child-1)/order];
            queue[(child-1)/order] = temp;
            child = ((child - 1) / order);
        }
        queue[child] = temp;
    }



    public static void main(String[] args) {
            PriorityQueue p1 = new PriorityQueue(5, 100);
            PriorityQueue p2 = new PriorityQueue(6, 100);
            PriorityQueue p3 = new PriorityQueue(7, 100);

            int p = -1; //pointless initialization to keep the compiler happy
            p1.insert(0, new Integer(0));
            System.out.println("First insert");

            for (int i = 1; i < 100; i++)
                p1.insert(i, new Integer(i));

            for (int i = 0; i < 100; i++)
                p2.insert(i, new Integer(i));

            for (int i = 0; i < 100; i++)
                p3.insert(i, new Integer(i));

            System.out.println("First insert tests");

            System.out.print(p1.getPriority()+",");
            while (!p1.empty()) {
                p = p1.getPriority();
                Object d = p1.getData();
                p1.remove();
            }
            System.out.println(p);

            System.out.print(p2.getPriority()+",");

            while (!p2.empty()) {
                p = p2.getPriority();
                Object d = p2.getData();
                p2.remove();
            }
            System.out.println(p);

            System.out.print(p3.getPriority()+",");

            while (!p3.empty()) {
                p = p3.getPriority();
                Object d = p3.getData();
                p3.remove();
            }
            System.out.println(p);
            System.out.println("First Remove Test");

            for (int i = 100; i > 0 ; i--)
                p1.insert(i, new Integer(i));

            for (int i = 100; i > 0 ; i--)
                p2.insert(i, new Integer(i));

            for (int i = 100; i > 0 ; i--)
                p3.insert(i, new Integer(i));

            System.out.println("Second insert tests");

            System.out.print(p1.getPriority()+",");
            while (!p1.empty()) {
                p = p1.getPriority();
                Object d = p1.getData();
                p1.remove();
            }
            System.out.println(p);

            System.out.print(p2.getPriority()+",");

            while (!p2.empty()) {
                p = p2.getPriority();
                Object d = p2.getData();
                p2.remove();
            }
            System.out.println(p);

            System.out.print(p3.getPriority()+",");

            while (!p3.empty()) {
                p = p3.getPriority();
                Object d = p3.getData();
                p3.remove();
            }
            System.out.println(p);
            System.out.println("Second Remove Test");

            Random r1 = new Random(1000);
            while (!p3.full()) {
                p = r1.nextInt(200);
                System.out.print(p+",");
                p3.insert(p, new Integer(p));
            }
            System.out.println();

            while (!p3.empty()) {
                System.out.print(p3.getPriority()+",");
                Object d = p3.getData();
                p3.remove();
            }
            System.out.println();
            System.out.println("Third Remove Test");
    }
}

Main包括我测试代码的3种不同方式。

共有1个答案

吕亮
2023-03-14

如果您的问题只是使用“查找最小方法”,则解决方案如下:

public int findSmallest( int parent ) {

    int smallestChild = -1;

    int firstChild = parent * order + 1;
    int lastChild = parent * order + order;

    int currentSmallestChild = firstChild;

    for ( int i = firstChild + 1; i <= lastChild; i++ ) {
        if ( i > size || queue[i] == null ) {
            break;
        }
        if ( queue[currentSmallestChild].priority > queue[i].priority ) {
            currentSmallestChild = i;
            smallestChild = i;
        }
    }

    return smallestChild;

}

如果没有最小的孩子,它将返回-1。这段代码可以改进,我这样写是因为我认为它更容易理解。让我知道它是否有效。

 类似资料:
  • 我目前正在尝试实现min heap PQ,但是我在实现的正确性方面遇到了一些问题,我似乎无法找出我做错了什么——它没有输出最低优先级,也没有对它们进行正确排序。 使用以下测试数据: 我得到以下结果: 我希望结果是按升序排列的——起初我认为这可能是因为交换了错误的孩子,但最后一个输出是最大的优先级,所以这没有意义。我花了几个小时试图研究堆优先级队列,但我找不到任何帮助。 以下是CMP要求的更好的代码

  • 我正在编写一个涉及堆实现的代码,在我的bubbleUp方法中,在我的while循环行中,我似乎遇到了一个取消引用的错误。这可能是一个相当基本的问题,但解决这个问题的最佳方法是什么?我在实现removeHigh方法时也遇到了一些问题,该方法旨在从队列中移除最高的元素。

  • 注意:我知道可以用比较器创建优先级队列,然后重复调用Add。

  • 我在CLRS,第三版(第662页)中读到了Dijkstra的算法。下面是我不明白的书中的一部分: 如果图足够稀疏--特别是-我们可以通过用二进制最小堆实现最小优先级队列来改进算法。 为什么图形应该是稀疏的? 下面是另一部分:

  • 1)insert(name,priority):这个函数应该取一个string类型的名称和一个integer类型的优先级,并将它们插入到优先级队列中。remove():这个函数应该移除具有最高优先级值的对象,并从对象中返回名称字符串。 2)作为背景,我有三个类用于这个程序:第一,包含读取文件和使用函数的实现的“main”类。第二,“name”类,它创建包含名称字符串和优先级int的name对象、一

  • 我一直在努力实现Dijkstra的算法;更具体地,具有优先级队列的部分。将顶点添加到数据结构中,并使用迭代器遍历所有顶点并找到最小距离;这很容易,但这次是。 我想要的是: < li >能够将顶点插入数据结构中 < li >提取(返回并移除)距离dist[v]最小的顶点v 我相信为了让Dijkstra的算法正常工作,你应该能够在恒定时间内插入顶点并在log(n)时间内提取它们;有人建议可以使用优先级