优先队列

时间:2024-03-25 18:24:08编辑:奇事君

spq是什么意思?

在客户询价阶段,SPQ指标准包装数,SPQ的意思是最小的小包装数量。SPQ=Standard Pack Quantity。标准包装数(SPQ)。是Spare Parts Quantity 也有最小包装量的意思 或者 SPQ is SUPPLY QUANTITY;(可供货量)。1、MPQ:最小包装数量。2、MOQ:最小订单量。3、SPQ:和MPQ差不多,最小的小包装的数量。或者SPQ is SUPPLY QUANTITY;(可供货量)。国际贸易术语:MOQ最小订单量。对每个产品设定建议订单量是补货的方法之一。另外要注意订单的有效性,这是由供应商制定的规则。比如说最小订单量、包装数量和方式等等。采购者的建议订单量是在这个基础上制定的。

优先队列(PriorityQueue)

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在数据结构中,普通的队列是先进先出,但有时我们可能并不想有这么固定的规矩,我们希望能有一个带优先级的队列。考虑在现实生活中,一些服务排队窗口会写着“军人依法优先”;送进医院的患者,即便是按顺序到达的,生病更加严重的往往优先级也会更高;还有操作系统中的作业调度也和优先级有关......
于是我们能不能改进队列?使得队列是有一定优先级的,这样能让一些事物和任务的处理变的更加灵活。当然是可以的,最基本的我们可以基于线性结构来实现,考虑基于线性结构的时间复杂度:

1、队列是一种FIFO(First-In-First-Out)先进先出的数据结构,对应于生活中的排队的场景,排在前面的人总是先通过,依次进行。
2、优先队列是特殊的队列,从“优先”一词,可看出有“插队现象”。比如在火车站排队进站时,就会有些比较急的人来插队,他们就在前面先通过验票。优先队列至少含有两种操作的数据结构:insert(插入),即将元素插入到优先队列中(入队);以及deleteMin(删除最小者),它的作用是找出、删除优先队列中的最小的元素(出队)。

结构\操作 入队 出队
普通线性结构 O(1) O(n)
顺序线性结构 O(n) O(1)
普通线性结构实现的优先队列出队时间复杂度是O(n),因为出队要拿出最优先的元素,也就是相对最大的元素(注意:大小是相对的,我们可以指定比较规则),从而要扫描一遍整个数组选出最大的取出才行。而对于顺序线性结构的入队操作,入队后可能破坏了原来的有序性,从而要调整当前顺序。
可以看到使用线性结构总有时间复杂度是O(n)的操作,还有没有更好的实现方式呢,当然是有的,这就要来聊一聊堆Heap。

堆严格意义上来说又叫二叉堆(Binary Heap),因为它的结构是一颗完全二叉树,堆一般分为最大堆和最小堆。

堆性质:
结构性:堆是一颗除底层外被完全填满的二叉树,底层的节点从左到右填入,这样的树叫做完全二叉树。即缺失结点的部分一定再树的右下侧。

堆序性:由于我们想很快找出最小元,则最小元应该在根上,任意节点都小于它的后裔,这就是小顶堆(Min-Heap);如果是查找最大元,则最大元应该在根上,任意节点都要大于它的后裔,这就是大顶堆(Max-heap)。

最大堆:父亲节点的值大于孩子节点的值
最小堆:父亲节点的值小于孩子节点的值

由于是完全二叉树,节点的索引之间有着一定的关系,故我们可以使用数组来存储二叉堆,具体如下:

如果从索引为0开始存储,则父亲和孩子节点的索引关系如下:

当我们需要向一个最大堆添加一条新的数据时,此时我们的堆变成了这样。

此时,由于新数据的加入已经不符合最大堆的定义了。所以我们需要对新加入的数据进行shift up操作,将它放到它应该在的位置。shift up操作时我们将新加入的数据与它的父节点进行比较。如果比它的父节点大,则交换二者。

此时我们就完成了 对新加入元素的shift up操作。

当我们从堆中(也就是优先队列中)取出一个元素时。我们是将堆顶的元素弹出。(只能从堆顶取出)

此时这个堆没有顶了,那么该怎么办呢?我们只需要把这个堆最后一个元素放到堆顶就可以了。

此时我们就完成了弹出一个元素之后的shift down操作。

replace:去除最大元素后,放入一个新元素
实现:可以先extractMax,再add,两次longn操作。
实现:将堆顶的元素替换以后sift down,一次O(logn)操作

将n个元素逐个插入到一个空堆中,算法复杂度是O(nlogn),heapify的过程,算法的复杂度为O(n).

heapify:将任意数组整理成堆的形状。
首先将一个数组抽象成一个堆。这个过程,我们称之为heapify。

之后我们找到这个堆中第一个非叶子节点,这个节点的位置始终是数组的数量除以2,也就是索引5位置的27,从这个节点开始,对每一个非叶子的节点,,进行shift down操作。
27比它的子节点51要小,所以交换二者。

接下来我们看索引2位置的20。首先呢,我们需要将20与它两个子节点中较大的51交换。

每个节点堆化的时间复杂度是O(logn),那 个节点的堆化的总时间复杂度是O(nlogn)。
推导过程
堆化节点从倒数第二层开始。堆化过程中,需要比较和交换的节点个数与这个节点的高度k成正比。




所以 heapify() 时间复杂度是 O(n).
建堆后,数组中的数据是大顶堆。把堆顶元素,即最大元素,跟最后一个元素交换,那最大元素就放到了下标为n的位置。
这个过程有点类似上面的“删除堆顶元素”的操作,当堆顶元素移除之后,把下标n的元素放堆顶,然后再通过堆化的方法,将剩下的n-1个元素重新构建成堆。一直重复这个过程,直到最后堆中只剩下下标为1的元素,排序就完成了。

topk和selectk问题既可以使用快排思想解决,也可以使用优先队列解决。
快排:O(n) 空间O(1)
优先队列:O(nlogk) 空间O(k)
优先队列的有i是,不需要一次性知道所有数据,数据流的方式处理。


SPQ是什么意思

“SPQ”的意思是指优先队列,优先队列是一种抽象数据类型。优先队列中的每个元素都有优先级,而优先级高(或者低)的将会先出队,而优先级相同的则按照其在优先队列中的顺序依次出队。当访问元素时,具有最高优先级的元素最先删除。优先队列具有最高级先出 (first in, largest out)的行为特征。通常采用堆数据结构来实现。扩展资料:有些情况下,可能需要找到元素集合中的最小或者最大元素,可以利用优先队列ADT来完成操作,优先队列ADT是一种数据结构,它支持插入和删除最小值操作(返回并删除最小元素)或删除最大值操作(返回并删除最大元素)。这些操作等价于队列的enQueue和deQueue操作,区别在于,对于优先队列,元素进入队列的顺序可能与其被操作的顺序不同,作业调度是优先队列的一个应用实例,它根据优先级的高低而不是先到先服务的方式来进行调度。如果最小键值元素拥有最高的优先级,那么这种优先队列叫作升序优先队列(即总是先删除最小的元素),类似的,如果最大键值元素拥有最高的优先级,那么这种优先队列叫作降序优先队列(即总是先删除最大的元素);由于这两种类型时对称的,所以只需要关注其中一种,如升序优先队列。参考资料来源:百度百科-优先队列

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