logo

TechCodeview

Max Heap Python

A Max-Heap yra pilnas dvejetainis medis, kuriame kiekvieno vidinio mazgo reikšmė yra didesnė arba lygi to mazgo antrinių verčių reikšmėms. Krūvos elementų atvaizdavimas į masyvą yra trivialus: jei mazgas saugomas indeksu k, tada jo kairysis vaikas saugomas indekse. 2k+1 ir jo dešinysis vaikas indekse 2k+2 .

Max Heap pavyzdžiai:



maksimalus krūvas

Kaip vaizduojamas Maxas Heapas?

Maksimali krūva yra pilnas dvejetainis medis. Didžiausia krūva paprastai vaizduojama kaip masyvas. Šakninis elementas bus Arr[0]. Žemiau esančioje lentelėje rodomi kitų i-ojo mazgo mazgų indeksai, ty Arr[i]:

  • Arr[(i-1)/2] Grąžina pirminį mazgą.
  • Arr[(2*i)+1] Grąžina kairįjį antrinį mazgą.
  • Arr[(2*i)+2] Grąžina dešinįjį antrinį mazgą.

„Max Heap“ operacijos:

  1. getMax () : grąžina pagrindinį Max Heap elementą. Laikas Šios operacijos sudėtingumas yra O(1) .
  2. ExtractMax() : pašalina maksimalų elementą iš MaxHeap. Šios operacijos laiko sudėtingumas yra O(log n) nes ši operacija turi išlaikyti krūvos ypatybę (iškviečiant heapify()) pašalinus šaknį.
  3. Įdėti() : Naujo rakto įdėjimas užtrunka O(log n) laikas. Medžio gale pridedame naują raktą. Jei naujasis raktas yra mažesnis už pirminį raktą, nieko daryti nereikia. Priešingu atveju turime važiuoti aukštyn, kad pataisytume pažeistą krūvos ypatybę.

Pastaba: Toliau pateiktame įgyvendinime indeksuojame nuo 1 indekso, kad supaprastintume įgyvendinimą.



Python


java sąrašas tuščias





# Python3 implementation of Max Heap> import> sys> class> MaxHeap:> >def> __init__(>self>, maxsize):> > >self>.maxsize>=> maxsize> >self>.size>=> 0> >self>.Heap>=> [>0>]>*> (>self>.maxsize>+> 1>)> >self>.Heap[>0>]>=> sys.maxsize> >self>.FRONT>=> 1> ># Function to return the position of> ># parent for the node currently> ># at pos> >def> parent(>self>, pos):> > >return> pos>/>/> 2> ># Function to return the position of> ># the left child for the node currently> ># at pos> >def> leftChild(>self>, pos):> > >return> 2> *> pos> ># Function to return the position of> ># the right child for the node currently> ># at pos> >def> rightChild(>self>, pos):> > >return> (>2> *> pos)>+> 1> ># Function that returns true if the passed> ># node is a leaf node> >def> isLeaf(>self>, pos):> > >if> pos>>>(>self>.size>/>/>2>)>and> pos <>=> self>.size:> >return> True> >return> False> ># Function to swap two nodes of the heap> >def> swap(>self>, fpos, spos):> > >self>.Heap[fpos],>self>.Heap[spos]>=> (>self>.Heap[spos],> >self>.Heap[fpos])> ># Function to heapify the node at pos> >def> maxHeapify(>self>, pos):> ># If the node is a non-leaf node and smaller> ># than any of its child> >if> not> self>.isLeaf(pos):> >if> (>self>.Heap[pos] <>self>.Heap[>self>.leftChild(pos)]>or> >self>.Heap[pos] <>self>.Heap[>self>.rightChild(pos)]):> ># Swap with the left child and heapify> ># the left child> >if> (>self>.Heap[>self>.leftChild(pos)]>>> self>.Heap[>self>.rightChild(pos)]):> >self>.swap(pos,>self>.leftChild(pos))> >self>.maxHeapify(>self>.leftChild(pos))> ># Swap with the right child and heapify> ># the right child> >else>:> >self>.swap(pos,>self>.rightChild(pos))> >self>.maxHeapify(>self>.rightChild(pos))> ># Function to insert a node into the heap> >def> insert(>self>, element):> > >if> self>.size>>>self>.maxsize:> >return> >self>.size>+>=> 1> >self>.Heap[>self>.size]>=> element> >current>=> self>.size> >while> (>self>.Heap[current]>>> self>.Heap[>self>.parent(current)]):> >self>.swap(current,>self>.parent(current))> >current>=> self>.parent(current)> ># Function to print the contents of the heap> >def> Print>(>self>):> > >for> i>in> range>(>1>, (>self>.size>/>/> 2>)>+> 1>):> >print>(>'PARENT : '> +> str>(>self>.Heap[i])>+> >'LEFT CHILD : '> +> str>(>self>.Heap[>2> *> i])>+> >'RIGHT CHILD : '> +> str>(>self>.Heap[>2> *> i>+> 1>]))> ># Function to remove and return the maximum> ># element from the heap> >def> extractMax(>self>):> >popped>=> self>.Heap[>self>.FRONT]> >self>.Heap[>self>.FRONT]>=> self>.Heap[>self>.size]> >self>.size>->=> 1> >self>.maxHeapify(>self>.FRONT)> > >return> popped> # Driver Code> if> __name__>=>=> '__main__'>:> > >print>(>'The maxHeap is '>)> > >maxHeap>=> MaxHeap(>15>)> >maxHeap.insert(>5>)> >maxHeap.insert(>3>)> >maxHeap.insert(>17>)> >maxHeap.insert(>10>)> >maxHeap.insert(>84>)> >maxHeap.insert(>19>)> >maxHeap.insert(>6>)> >maxHeap.insert(>22>)> >maxHeap.insert(>9>)> >maxHeap.>Print>()> > >print>(>'The Max val is '> +> str>(maxHeap.extractMax()))> 

>

eilutėje yra 
>

Išvestis 

The maxHeap is PARENT : 84LEFT CHILD : 22RIGHT CHILD : 19 PARENT : 22LEFT CHILD : 17RIGHT CHILD : 10 PARENT : 19LEFT CHILD : 5RIGHT CHILD : 6 PARENT : 17LEFT CHILD : 3RIGHT CHILD : 9 The Max val is 84>

Naudodami bibliotekos funkcijas:

Mes naudojame heapq klasėje įdiegti „Heap“ „Python“. Pagal numatytuosius nustatymus ši klasė įgyvendina Min Heap. Bet kiekvieną reikšmę padauginame iš -1, kad galėtume ją naudoti kaip MaxHeap.

Python3


stygų statybininkas



# Python3 program to demonstrate working of heapq> from> heapq>import> heappop, heappush, heapify> # Creating empty heap> heap>=> []> heapify(heap)> # Adding items to the heap using heappush> # function by multiplying them with -1> heappush(heap,>->1> *> 10>)> heappush(heap,>->1> *> 30>)> heappush(heap,>->1> *> 20>)> heappush(heap,>->1> *> 400>)> # printing the value of maximum element> print>(>'Head value of heap : '> +> str>(>->1> *> heap[>0>]))> # printing the elements of the heap> print>(>'The heap elements : '>)> for> i>in> heap:> >print>((>->1>*>i), end>=>' '>)> print>(>' '>)> element>=> heappop(heap)> # printing the elements of the heap> print>(>'The heap elements : '>)> for> i>in> heap:> >print>(>->1> *> i, end>=> ' '>)> 

>

>

hrithik roshan amžius
Išvestis 

Head value of heap : 400 The heap elements : 400 30 20 10 The heap elements : 30 10 20>

Bibliotekos funkcijų naudojimas su dunder metodu skaičiams, eilutėms, eilutėms, objektams ir kt

Mes naudojame heapq klasėje įdiegti Heaps Python. Pagal numatytuosius nustatymus ši klasė įgyvendina Min Heap.

Norėdami įdiegti „MaxHeap“ neapsiribojant vien skaičiais, bet bet kokio tipo objektais (eilutė, eilutė, objektas ir kt.), turėtume

  1. Sukurkite sąrašo elemento įvyniojimo klasę.
  2. Nepaisyti __lt__ dunder metodas, norint gauti atvirkštinį rezultatą.

Toliau pateikiamas čia paminėto metodo įgyvendinimas.

java tostring

Python3




'''> Python3 program to implement MaxHeap Operation> with built-in module heapq> for String, Numbers, Objects> '''> from> functools>import> total_ordering> import> heapq>|_+_|