什么是堆排序和优先队列？ [关闭]

Posted 2023-02-16

【中文标题】什么是堆排序和优先队列？ [关闭]

【英文标题】：What is Heap Sorting and Priority Queue? [closed]

【发布时间】：2012-04-05 01:16:25

【问题描述】：

对于我的 C++ 数据结构类，我们正在实现一个拨号调制解调器模拟器。我们的教授给了我们一个使用 STL 优先级队列的工作源文件，但我们的工作是通过实现二进制堆来替换它。今天我去找她寻求帮助，了解二进制堆到底是什么，但她基本上告诉我和我的朋友转移到 IT :(。她周一才开始谈论它，优先级队列和二进制堆，哪个她在一个小时后冲了过去，她今天开始谈论一个新主题，因为她的幻灯片还没有完成，所以她将在周五恢复二进制堆，这是程序到期的时候。

我明白了，二叉堆是优先级队列的后端。但是当元素被插入或弹出时我是否排序？她提到使用向量或列表，当你只是建造一棵树时，它在哪里发挥作用？另外我不明白为什么这段代码适用于她的：

typedef priority_queue<Event,vector<Event>,greater<Event> > PQ;

这就是您声明 STL 优先级队列的方式吗？该程序很难描述，因此我将其粘贴在底部。它只是一个源文件。

注意：Random.h 仅具有根据某些统计分布返回随机数的函数。

modemSimu.cpp：

#include <queue>
#include <vector>
#include <functional>  // for greater()
#include <climits>     // for INT_MAX
#include <iostream>
#include "random.h"
using namespace std;

class Event
    enum  DIAL_IN = 1, HANGUP = 2 ;
  public:
    Event( int name = 0, int tm = 0, int type = DIAL_IN )
         : time( tm ), who( name ), what( type )  
    bool operator> ( const Event & rhs ) const
       return time > rhs.time; 
    friend class ModemSim;
  private:
    int who;        // the number of the user
    int time;       // when the event will occur
    int what;       // DIAL_IN or HANGUP
;

typedef priority_queue<Event,vector<Event>,greater<Event> > PQ; 

class ModemSim
  public:
    ModemSim( int modems, double avgLen, int callIntrvl );
      // Add a call to eventSet at the current time,
      // and schedule one for delta in the future.
    void nextCall( int delta );

      // Run the simulation
    void runSim( int stoppingTime = INT_MAX );

  private:
    Random r;                       // A random source
    PQ eventSet;                    // Pending events

      // Basic parameters of the simulation
    int freeModems;                 // Number of modems unused
    const double avgCallLen;        // Length of a call
    const int freqOfCalls;          // Interval between calls
;

// Constructor for ModemSim.
ModemSim::ModemSim( int modems, double avgLen, int callIntrvl )
  : freeModems( modems ), avgCallLen( avgLen ),
    freqOfCalls( callIntrvl ), r( (int) time( 0 ) )

    nextCall( freqOfCalls );  // Schedule first call


// Place a new DIAL_IN event into the event queue.
// Then advance the time when next DIAL_IN event will occur.
// In practice, we would use a random number to set the time.
    void ModemSim::nextCall( int delta )
    static int nextCallTime = 0;
    static int userNum = 0;

    eventSet.push( Event( userNum++, nextCallTime ) );
    nextCallTime += delta;


// Run the simulation until stopping time occurs.
void ModemSim::runSim( int stoppingTime )
    static Event e;
    int howLong;

    while( !eventSet.empty( ) )
        e = eventSet.top( );
        eventSet.pop( );
        if( e.time > stoppingTime )
            break;

        if( e.what == Event::HANGUP )    // HANGUP
        
            freeModems++;
            cout << "User " << e.who << " hangs up at time "
                 << e.time << endl;
        
        else                             // DIAL_IN
        
            cout << "User " << e.who << " dials in at time "
                 << e.time << " ";
            if( freeModems > 0 )
            
                freeModems--;
                howLong = r.negExp( avgCallLen );
                cout << "and connects for "
                     << howLong << " minutes" << endl;
                e.time += howLong;
                e.what = Event::HANGUP;
                eventSet.push( e );      // insert HANGUP
            
            else
                cout << "but gets busy signal" << endl;
            nextCall( freqOfCalls );
        
    



// Simple main to test ModemSim class.
int main( )

    int numModems;
    int totalTime;
    double avgConnectTime;
    int dialInFrequency;

    cout << "Enter number of modems, length of simulation,\n"
         << " average connect time, how often calls occur: ";

    cin >> numModems >> totalTime >>
                    avgConnectTime >> dialInFrequency;

    ModemSim s( numModems, avgConnectTime, dialInFrequency );
    s.runSim( totalTime );

    return 0;

【问题讨论】：

^ 我只发布源代码是为了清楚地了解程序的要求。我只是就我在段落中提到的内容寻求帮助。

我认为练习的重点是让您了解什么是堆以及什么是堆排序。

对，这就是问题的重点。你知道我可以从中阅读和理解的任何网站吗？我只是在问什么是二进制堆以及如何使用优先队列来实现它

【参考方案1】：

你没有文字吗？如果没有，我建议您在几乎任何数据结构文本中查找堆排序，例如啊，霍普克罗夫特和厄尔曼。堆是一种二叉树，通常存储在数组（向量）中，其中树的左半部分位于数组的下半部分，右半部分位于数组的上半部分（递归）。您只需要数组中的索引来确定树中的位置（反之亦然）。堆实际上并没有保持排序；前面的元素始终是最小值（或者可能是最大值）；并且有一个通常称为 re-heapify 的操作，在添加或删除元素后需要 log n 时间来恢复堆属性。仅从正面移除。这应该让您了解堆和优先级队列和向量是如何相关的。 re-heapify 的算法应该在你的文本中。

【讨论】：

感谢您的回答。不幸的是，我们不使用文本。我现在就去图书馆看看能不能找到你刚才提到的那本书

哎哟。好吧，那里有很好的。