C#最优队列最小堆小顶堆大顶堆小根堆大根堆PriorityQueue的使用

最优队列有多种叫法,什么小根堆,大根堆,小顶堆,大顶堆。

队列分多种,线性队列(简单队列),循环队列,最优队列等等。

最优队列,可以看作堆叠箱子,越小的越在上面,或者最大的越在上面。目的就是求出前面最值。比如最大的前3个,或最小的前3个。

framework中只能自己创建类,或者变通由sortedset等来做,现在.net6及以后有了。

下面由.net8(反正它也长期被支持了,就用它吧)。

PriorityQueue定义时要指明两个,前者是元素(对象),后者是优先级,一般是整型,如果是自定义类型,需要对这个优先级自己再定义一个比较器,以便最优队列根据这个比较得知哪个“最优”(最大或最小)。

下面创建多个结构体变量,用大量的数来入队,选取前4个(根据结构体的成员value)。

由于选4个前4个最大值,因此我们设置5为最大容量。满4后就要开始考虑出队问题。

第一种:   满4后,是先判断顶点后入队,还是直接入队出队,这两者哪个效率更优?简单测试一下:

    public struct RecSample{public int Name { get; set; }public int Value { get; set; }}//public class RecCompare : IComparer<RecSample>//{//    public int Compare(RecSample x, RecSample y)//    {//        return x.Value.CompareTo(y.Value);//    }//}internal class Program{private static void Main(string[] args){Random r = new Random();List<RecSample> list = new List<RecSample>();for (int i = 0; i < 30; i++){list.Add(new RecSample { Name = r.Next(0, 30), Value = r.Next(0, 30) });}// 先判断后入队PriorityQueue<RecSample, int> pq1 = new PriorityQueue<RecSample, int>();Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();for (int i = 0; i < 30000000; i++){foreach (var item in list){if (pq1.Count < 5)pq1.Enqueue(item, item.Value);else if (item.Value > pq1.Peek().Value)pq1.EnqueueDequeue(item, item.Value);}}sw.Stop();Console.WriteLine("先判断后入队耗时:" + sw.ElapsedMilliseconds);// 直接入队再出队PriorityQueue<RecSample, int> pq2 = new PriorityQueue<RecSample, int>();sw.Restart();for (int i = 0; i < 30000000; i++){foreach (var item in list){if (pq2.Count < 5)pq2.Enqueue(item, item.Value);elsepq2.EnqueueDequeue(item, item.Value);}}sw.Stop();Console.WriteLine("直接入队再出队耗时:" + sw.ElapsedMilliseconds);Console.ReadKey();}}

多次结果都是后者更优。看来是杞人忧天,不需要再去什么顶点判断,直接入队出队。

第二种:平常我们都是入队出队分成两步使用,比如queue<T>,出队Dequeue,入队Enqueue。现在PriorityQueue里面把两者结合合并,要么直接入队出队DequeueEnqueue,要会出队入队EnqueueDequeue。

现在简单测试分两步,与两步结合的情况:

    public struct RecSample{public int Name { get; set; }public int Value { get; set; }}//public class RecCompare : IComparer<RecSample>//{//    public int Compare(RecSample x, RecSample y)//    {//        return x.Value.CompareTo(y.Value);//    }//}internal class Program{private static void Main(string[] args){Random r = new Random();List<RecSample> list = new List<RecSample>();for (int i = 0; i < 30; i++){list.Add(new RecSample { Name = r.Next(0, 30), Value = r.Next(0, 30) });}// 先判断后入队PriorityQueue<RecSample, int> pq1 = new PriorityQueue<RecSample, int>();Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();for (int i = 0; i < 30000000; i++){foreach (var item in list){if (pq1.Count < 5){pq1.Enqueue(item, item.Value);}else{pq1.Enqueue(item, item.Value);pq1.Dequeue();}}}sw.Stop();Console.WriteLine("先判断后入队耗时:" + sw.ElapsedMilliseconds);// 直接入队再出队PriorityQueue<RecSample, int> pq2 = new PriorityQueue<RecSample, int>();sw.Restart();for (int i = 0; i < 30000000; i++){foreach (var item in list){if (pq2.Count < 5)pq2.Enqueue(item, item.Value);elsepq2.EnqueueDequeue(item, item.Value);}}sw.Stop();Console.WriteLine("直接入队再出队耗时:" + sw.ElapsedMilliseconds);Console.ReadKey();}}

结果是分两步还费时,结合效率更高。

下面截图就没有修改提示语了,自已结合代码看看吧。

结论:不用想当然,微软已经考虑了方方面面,所以直接使用吧,它既然有结合的,还有所考虑的,有时当傻瓜也是一种福气。

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