C语言中如何实现优先级队列？

Question

我需要在 C 编程中使用单链表实现一个优先级队列。

我对优先级队列没有一个清晰的概念。我用谷歌搜索但没有完全理解我发现了什么。我的理解是优先级队列是一个队列，其元素按优先级排序。插入到列表中的内容根据元素的优先级在列表中进行定位。

可以说，我们有以下场景。 （注意：我假设，更高的价值与更高的优先级）：

Element-->2 (priority=2)  (Now in position 0)

如果需要插入另一个元素，说Element-->3 (priority=3)，它的优先级更高。

我可以移动前一个元素Element-->2 (priority=2)，并将这个新的Element-->3 (priority=3) 插入到位置0，同时Element-->2 (priority=2) 移动到列表中的位置1。

现在列表变成了，

Element-->3 (priority=3) followed by Element-->2 (priority=2)

同理，在插入的基础上，是不是要把列表中的所有元素都移位？

这对吗？

Answer 1

您不必“移动”列表，而是在插入时执行以下操作（伪代码）：

if new_node.priority > list.head.priority:
    new_node.next = list.head
    list.head = new_node
else:
    previous = null
    for current = list.head:
        if current.priority < node.priority:
            previous.next = node
            node.next = current
            break loop
        previous = current

如果您的列表有一个指向末尾的指针，您也可以为低于末尾的优先级添加特殊检查。

Answer 2

我认为您遇到了麻烦，因为优先级队列应该使用堆树而不是单链表来实现。

堆让一切变得简单——所有操作都非常便宜：在堆中更新、删除和插入都是 O(log n)。

Answer 3

您可以使用优先级队列。但是……

链表不是一个简单的数组。

链表中的每一项都有对下一项的引用。只需更改这两项的引用，您就可以在另一项之后插入一项。

+--------+
| item A |                           +--------+
+--------+     +--------+            | item C |
|ref to B|---->| item B |            +--------+
+--------+     +--------+            |  NULL  |
               |  NULL  |            +--------+
               +--------+

在 A 和 B 之间插入 C 的操作是：

1. 将 C 中的 NULL 更改为 ref to B
2. 将 A 中的 ref to B 更改为 ref to C

Answer 4

优先级队列是一种抽象数据类型，它基本上按某个选定键的排序顺序（升序或降序）将项目保存在其中。正如 Anthony Blake 所提到的，堆实现是最直接的，您使用的底层结构只是一个数组，并且您执行一些以数组索引为中心的操作。

如果出于某种原因您想使用单链表来实现，下面是一个演示代码，以就地方式执行排序插入：

void sortedInsert(struct node **headRef,int data){
struct node *newnode=(struct node *)malloc(sizeof(struct node));
assert(newnode);
newnode->value=data;
newnode->next=NULL;

if(!(*headRef) || data<(*headRef)->value){
    newnode->next=*headRef;
    *headRef=newnode;
}else{
    struct node *prev=*headRef;

    while(prev->next && prev->next->value<data)
        prev=prev->next;

    struct node *temp=prev->next;
    prev->next=newnode;
    newnode->next=temp;
}

}

Answer 5

好吧，我不知道你为什么在 C 中需要它。在 C++ STL 中它是可用的。

但你想要的是你的问题源代码的链接。

http://matrixsust.blogspot.com/2011/11/basic-priority-queue-in-c.html

或

http://www.indiastudychannel.com/projects/4870-Priority-queue-using-array.aspx

希望对你有帮助。