PHP优先级队列的介绍(附代码)

本篇文章给大家带来的内容是关于PHP优先级队列的介绍(附代码),有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你有所帮助。

PHP 的 SPL 库内置了 SplPriorityQueue优先级队列,并且是以Heap数据结构实现的,默认为MaxHeap模式,即priority越大越优先出队,同时可以通过重写compare方法来使用MinHeap(优先级越低越优先出队,场景貌似很少吧)。

SplPriorityQueue

堆特性

这里需要注意并理解:SplPriorityQueue是以堆数据结构来实现的,当我们出队时会拿出堆顶的元素,此时堆的特性被破坏,堆会进行相应的调整至稳定态(MaxHeap or MinHeap),即会将最后一个元素替换到堆顶,然后进行稳定态验证,不符合堆特性则继续调整,或者我们就得到了一个稳定态的堆,所以当优先级相同,出队顺序并不会按照入队顺序。

源码示例:

  1. <?php
  2. $splPriorityQueue = new \SplPriorityQueue();
  3. // 设定返回数据的meta信息
  4. // \SplPriorityQueue::EXTR_DATA 默认 只返回数
  5. // \SplPriorityQueue::EXTR_PRIORITY 只返回优先级
  6. // \SplPriorityQueue::EXTR_BOTH 返回数据和优先级
  7. // $splPriorityQueue->setExtractFlags(\SplPriorityQueue::EXTR_DATA);
  8. $splPriorityQueue->insert("task1", 1);
  9. $splPriorityQueue->insert("task2", 1);
  10. $splPriorityQueue->insert("task3", 1);
  11. $splPriorityQueue->insert("task4", 1);
  12. $splPriorityQueue->insert("task5", 1);
  13. echo $splPriorityQueue->extract() . PHP_EOL;
  14. echo $splPriorityQueue->extract() . PHP_EOL;
  15. echo $splPriorityQueue->extract() . PHP_EOL;
  16. echo $splPriorityQueue->extract() . PHP_EOL;
  17. echo $splPriorityQueue->extract() . PHP_EOL;
  18. //执行结果
  19. task1
  20. task5
  21. task4
  22. task3
  23. task2

可以看到,虽然 5 个任务的优先级相同,但队列并没有按照入队顺序返回数据,因为堆的特性使然:

1、入队 task1, task2, task3, task4, task5,因为优先级相同,所以堆一直处于稳定态。

2、出队,得 task1,堆先将结构调整为 task5, task2, task3, task4,已然达到了稳定态。

3、出队,得 task5,堆先将结构调整为 task4, task2, task3,已然达到了稳定态。

4、出队,得 task4,堆先将结构调整为 task3, task2,已然达到了稳定态。

5、出队,得 task3,堆先将结构调整为 task2,已然达到了稳定态。

4、出队,得 task2。

Iterator, Countable

SplPriorityQueue实现了 Iterator, Countable接口,所以我们可以foreach/count函数操作它,或者使用rewind,valid,current,next/count方法。

注意,因为是堆实现,所以rewind方法是一个no-op没有什作用的操作,因为头指针始终指向堆顶,即current始终等于top,不像List只是游走指针,出队是会删除堆元素的,extract = current + next(current出队,从堆中删除)。

  1. <?php
  2. $splPriorityQueue = new \SplPriorityQueue();
  3. $splPriorityQueue->insert("task1", 1);
  4. $splPriorityQueue->insert("task2", 2);
  5. $splPriorityQueue->insert("task3", 1);
  6. $splPriorityQueue->insert("task4", 4);
  7. $splPriorityQueue->insert("task5", 5);
  8. echo "Countable: " . count($splPriorityQueue) . PHP_EOL;
  9. // 迭代的话会删除队列元素 current 指针始终指向 top 所以 rewind 没什么意义
  10. for ($splPriorityQueue->rewind(); $splPriorityQueue->valid();$splPriorityQueue->next()) {
  11. var_dump($splPriorityQueue->current());
  12. var_dump($splPriorityQueue->count());
  13. $splPriorityQueue->rewind();
  14. }
  15. var_dump("is empty:" . $splPriorityQueue->isEmpty());

Extract出队

extract 出队更为友好,即始终返回优先级最高的元素,优先级相投时会以堆调整的特性返回数据。

  1. <?php
  2. $splPriorityQueue = new \SplPriorityQueue();
  3. // data priority
  4. $splPriorityQueue->insert("task1", 1);
  5. $splPriorityQueue->insert("task2", 2);
  6. $splPriorityQueue->insert("task3", 1);
  7. $splPriorityQueue->insert("task4", 4);
  8. $splPriorityQueue->insert("task5", 5);
  9. echo "Countable: " . count($splPriorityQueue) . PHP_EOL;
  10. //phpfensi.com
  11. while (! $splPriorityQueue->isEmpty()) {
  12. var_dump($splPriorityQueue->extract());
  13. echo $splPriorityQueue->count() . PHP_EOL;
  14. }

自定义优先级处理方式

重写compare方法定义自己的优先级处理机制。

  1. <?php
  2. class CustomedSplPriorityQueue extends SplPriorityQueue
  3. {
  4. public function compare($priority1, $priority2): int
  5. {
  6. // return $priority1 - $priority2;//高优先级优先
  7. return $priority2 - $priority1;//低优先级优先
  8. }
  9. }
  10. $splPriorityQueue = new \CustomedSplPriorityQueue();
  11. $splPriorityQueue->setExtractFlags(SplPriorityQueue::EXTR_BOTH);
  12. $splPriorityQueue->insert("task1", 1);
  13. $splPriorityQueue->insert("task2", 2);
  14. $splPriorityQueue->insert("task3", 1);
  15. $splPriorityQueue->insert("task4", 4);
  16. $splPriorityQueue->insert("task5", 5);
  17. echo "Countable: " . count($splPriorityQueue) . PHP_EOL;
  18. while (!$splPriorityQueue->isEmpty()) {
  19. var_dump($splPriorityQueue->extract());
  20. }