数据结构与算法系列(4)优先队列

前言

在生活中我们常常会遇到栈和队列的问题,比如放盘子、取盘子(类似栈)先进后出的集合,排队 (类似队列)先进先出的集合。这两种情况在.NET里面已经有相关的类库Stack和Queue,在这里不再 进行讨论,有兴趣的朋友可以百度一下这方面的资料。在这里主要讨论下优先队列,是在Queue基础上 的扩展。

1.优先队列

大家所知,队列是一种先进先出的数据结构。这种行为的效果就是会最先移除结构内最早进入的数 据项。然而,对于很多应用程序而言,需要一种可以把具有最高优先级的数据项最先移除的数据结构 ,即使这个数据项在结构中不是“最早进入的”一个。对于这类应用程序Queue有一种特殊 的情况,那就是优先队列。

许多应用程序在操作中都用到了优先队列。一个很好的实例就是在计算机操作系统内的进程处理。 某些进程可能有高于其他进程的优先级,比如打印机进程就有典型的低优先级。进程(或任务)通常 会根据优先级进行编号,Priority(优先级)为0的进程比Priority为20的任务具有更高的优先级。

通常会把存储在优先队列中的数据项作为键值对来构造,其中关键字就是指优先级别,而值则用来 识别数据项。例如,可以按照如下形式对一个操作系统进程进行定义:

       struct Process

       {

           int priority;

           string name;

   }

我们不能把未修改的Queue对象用于优先队列。DeQueue方法在被调用时只会把队列中的第一个数据 项移除。但是,大家可以从Queue类派生出自己的优先队列类,同时覆盖DeQueue方法来实现自己的需 求。

我们把这个类称为PQueue。所有Queue的方法都可以照常使用,同时覆盖DeQueue方法来移除具有最 高优先级的数据项。为了不从队列前端移除数据项,首先需要把队列的数据项写入一个数组。然后遍 历整个数组从而找到具有最高优先级的数据项。最后,根据标记的数据项,就可以不考虑此标记数据 项的同时对队列进行重建。

具体类的代码如下:

   public struct PQItem

   {

       public int Priority;

       public string Name;

   }

   public class PQueue : Queue

   {

       public PQueue()

       {

       }

       public override object Dequeue()

       {

           object[] items;

           int min;

           items = this.ToArray();

           min = ((PQItem)items[0]).Priority;

           for (int x = 1; x <= items.GetUpperBound (0); x++)

           {

               if (((PQItem)items[x]).Priority < min)

               {

                   min = ((PQItem) items[x]).Priority;

               }

           }

           this.Clear();

           int tmp;

           for (tmp = 0; tmp <= items.GetUpperBound (0); tmp++)

           {

               if (((PQItem)items [tmp]).Priority == min &&

                   ((PQItem)items [tmp]).Name != "")

                   this.Enqueue (items[tmp]);

           }

           return base.Dequeue();

       }

}

时间: 2024-10-28 15:24:46

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