Question

我正在使用优先级队列作为具有一个额外要求的调度程序。我需要能够取消预定的项目。这相当于从优先级队列的中间删除一个项目。

我无法使用std::priority_queue访问除top之外的任何元素都受到保护。

我正在尝试使用algorithm的堆函数。但我仍然错过了我需要的那件作品。当我从堆中间删除一个元素时，我希望它能够有效地重建它自己。 C ++提供了这些堆函数：

std::make_heap O（3n）
std::push_heap O（lg（n））
std::pop_heap O（2 lg（n））

我想要一个像std::repair_heap这样的新函数，其中包含一个大的O＆lt; 3N 。我会为它提供已取消项目所在的洞位置，并且可以正确调整堆。

不提供std::repair_heap功能似乎是一个巨大的疏忽。我错过了一些明显的东西吗？

是否有库提供符合stl标准的std::repair_heap？

是否有更好的数据结构来建模调度程序？

注意：
我出于几个原因没有使用std::map。

堆具有恒定的内存开销。
堆有很棒的缓存局部性。

Answer 1

我猜你知道要删除的堆容器（索引n）中的哪个元素。

设置值v[n] = BIG;，值BIG确实比堆中的任何其他值大。
致电std::push_heap( v.begin(), v.begin()+n+1 );
致电std::pop_heap( v.begin(), v.end() );
致电v.pop_back();
完成

操作是O（ln（n））

RE：要求提供证明

首先，限定符：该方法假设std push_heap使用的算法。
具体来说，它假设std push_heap（v.begin（），v.begin（）+ n + 1）只会改变范围[0，n]
对于那些作为n的后代的元素，即以下集合中的索引：

A(n)={n,(n-1)/2,((n-1)/2-1)/2....0}.

以下是std push_heap的典型规范：

http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/push_heap/ “给定堆范围[first，last-1]，此函数通过将（last-1）中的值放入其中的相应位置，将被视为堆的范围扩展为[first，last]。”

它是否保证使用您在教科书中阅读的“常规堆算法”？你告诉我。

无论如何，这里是你可以运行的代码，从经验上看它是有效的。我正在使用VC 2005.

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iostream>

bool is_heap_valid(const std::vector<int> &vin)
{
    std::vector<int> v = vin;
    std::make_heap(v.begin(), v.end());
    return std::equal(vin.begin(), vin.end(), v.begin());
}


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    srand(0);
    std::vector<int> v;
    for (int i=0; i<100; i++)
    {
        v.push_back( rand() % 0x7fff );
    }
    std::make_heap(v.begin(), v.end());

    bool bfail = false;
    while( v.size() >= 2)
    {
        int n = v.size()/2;
        v[n] = 0x7fffffff;
        std::push_heap(v.begin(), v.begin()+n+1);
        std::pop_heap(v.begin(), v.end());
        v.resize(v.size()-1);
        if (!is_heap_valid(v))
        {
            std::cout << "heap is not valid" << std::endl;
            bfail = true;
            break;
        }
    }
    if (!bfail)
        std::cout << "success" << std::endl;

    return 0;

}

但我有另一个问题，就是如何知道需要删除的索引“n”。在使用std push_heap和std pop_heap时，我无法看到如何跟踪它（知道堆中的位置）。我认为你需要编写自己的堆代码，并在每次在堆中移动对象时将堆中的索引写入对象。叹息。

Answer 2

不幸的是，标准缺少这个（相当重要的）功能。使用g ++，你可以使用非标准函数std::__adjust_heap来实现这一点，但是没有简单易用的方法 - __adjust_heap在不同版本的g ++中略有不同，所以你可以'甚至可以在g ++版本上轻松实现。

Answer 3

您的repair_heap()如何运作？这是我的猜测：

如果你的堆由一些迭代器范围定义，比如说（heapBegin，heapEnd）。要删除的元素是堆的某个子树的根，它由某个子范围（subHeapBegin，subHeapEnd）定义。使用std::pop_heap(subHeapBegin, subHeapEnd)，然后使用subHeapEnd != heapEnd，交换*(subHeapEnd-1)和*(heapEnd-1)处的值，这些值应将已删除的项目放在堆容器的末尾。现在你必须在你的子空间中在*（subHeapEnd-1）处向上渗透元素。如果我没有错过任何可能的东西，那么剩下的就是将末端元素从堆容器中切掉。

在尝试正确编码之前遇到麻烦（我已经跳过了计算subHeapBegin和subHeapEnd之类的一些细节），我会运行一些测试来确定make_heap()是否真的让你失望。 Big-O很有用，但它与实际执行时间不同。

Answer 4

在我看来，从堆中间删除可能意味着必须重建整个堆：没有repair_heap的原因是因为它必须像{{1}那样做（大哦）工作}。

你是否可以做一些事情，比如把make_heap放在堆中，然后让项目无效而不是删除它们？然后，当他们最终到达顶部时，忽略该项目并继续前进。

Answer 5

这是我用来从堆中删除项目的一些delphi代码。我不知道你说的C ++，也没有修复功能，但是嘿..

首先是流行音乐，这样你就可以了解它是如何工作的：

function THeap.Pop: HeapItem;
begin
  if fNextIndex > 1 then begin
    Dec(fNextIndex);
    Result:= fBuckets[1];   //no zero element
    fBuckets[1] := fBuckets[fNextIndex];
    fBuckets[fNextIndex] := nil;
    FixHeapDown;            //this has a param defaulting to 
    end
  else
    Result:= nil;
end;

现在要对比一下，删除：

procedure THeap.Delete(Item: HeapItem);
var
  i:integer;
begin
  for i:=1 to pred(fNextIndex) do
    if Item=fBuckets[i] then begin
      dec(fNextIndex);
      fBuckets[i] := fBuckets[fNextIndex];
      fBuckets[fNextIndex] := nil;
      FixHeapDown(i);
      break;
      end;
end;

它当然是一个不禁的想法做我们在这里做的事情，但嘿，费用有时会改变，工作也会被取消。

享受。我希望这会有所帮助。

Answer 6

您可以尝试将“ std :: multiset”实现为堆结构并支持“ std :: erase”操作，因此可以“ std :: find”该元素然后将其擦除。

从std :: heap的中间删除一个元素

6 个答案: