Question

当我测试出以下代码时，我无法弄清楚函数heapq.heappushpop（）和heapq.heapreplace（）之间的区别（推/弹操作的常规性）。

>>> from heapq import *
>>> a=[2,7,4,0,8,12,14,13,10,3,4]
>>> heapify(a)
>>> heappush(a,9)
>>> a
[0, 2, 4, 7, 3, 9, 14, 13, 10, 8, 4, 12]
>>> heappop(a)
0
>>> b=a.copy()
>>> heappushpop(a,6)
2
>>> heapreplace(b,6)
2
>>> a
[3, 4, 4, 7, 6, 9, 14, 13, 10, 8, 12]
>>> b
[3, 4, 4, 7, 6, 9, 14, 13, 10, 8, 12]

Answer 1

无论heapreplace(a, x)的值如何，

a都会返回x中最初的最小值，而顾名思义，heappushpop(a, x)会将x推送到a在弹出最小值之前{1}} 。使用您的数据，这里有一个显示差异的序列：

>>> from heapq import * >>> a = [2,7,4,0,8,12,14,13,10,3,4] >>> heapify(a) >>> b = a[:] >>> heappushpop(a, -1) -1 >>> heapreplace(b, -1) 0

Answer 2

在许多常见情况下，最终结果似乎相同，但过程和行为是不同的，并且在角落情况下可见：

heappushpop()相当于首先推送，然后弹出，这意味着，除了其他事项之外，您的堆大小可能会在此过程中发生变化（例如，如果您的堆是空的，那么您将获得回到你推动的元素。）

heapreplace()相当于首先弹出，然后推送，并附加限制，保证您的堆大小不会在此过程中发生变化。这意味着你会在空堆上得到一个错误，以及其他有趣的角落行为。

Answer 3

非常重要的是要知道heapq拥有这些方法的原因是提高效率
在功能方面，您可以这样思考

# if we assume len(list) == k
heapq.heappushpop(list, elem): # 2*log(K) runtime
  heapq.push(list, elem)  # log(K) runtime
  return heapq.pop(list)  # log(k) runtime

heapq.heapreplace(list, elem): # 2*log(K) runtime
  returnValue = heapq.pop(list) # log(K) runtime
  heapq.push(list, elem)        # log(K) runtime
  return returnValue

但是，当您可以使用push，pop执行所有操作时，为什么还有两个附加功能？ heapq.heappushpop()和heapq.heapreplace() 仅使用log（K）时间！

# if we assume len(list) == k
heapq.heappushpop(list, elem):         # log(K) runtime
  if elem < list[0]:
      return elem
  return heapq.heapreplace(list, elem) # log(K) runtime

heapq.heapreplace(list, elem):  # log(K) runtime
  returnValue = list[0]         # peek operation
  list[0] = elem
  heapq.bubbledown(list,0)      # restore heap structure in log(K) time
  return returnValue

耗时的操作是heapq.bubbledown（实际上不是python api），这个功能非常类似于heapq.pop()

在解决Merge K sorted arrays等问题时，您会注意到这些功能非常方便。如果你只使用pop + push（就像在java中一样），它会慢两倍:(

Answer 4

heapq.heappushpop 相当于先推送再弹出

同时

heapq.heapreplace 相当于先弹出再推送

作为演示：

>>> seq
[0, 1, 5, 2, 6, 7, 9, 3]
>>> heapq.heappushpop(seq, -1)
-1
>>> seq
[0, 1, 5, 2, 6, 7, 9, 3]
>>> heapq.heapreplace(seq, -1)
0
>>> seq
[-1, 1, 5, 2, 6, 7, 9, 3]

python，heapq：heappushpop（）和heapreplace（）之间的区别

4 个答案: