Python：更新堆中元素的值

Question

如果我有一个包含以下元素的 heapq：

import heapq


class Element(object):
    def __init__(self, name, val):
        self.name = name
        self.val = val

if __name__ == "__main__":
    heap = []
    e1 = Element('A', 1)
    e2 = Element('B', 65)
    e3 = Element('C', 53)
    e4 = Element('D', 67)
    ...

    heapq.heappush(heap, e1)
    heapq.heappush(heap, e2)
    heapq.heappush(heap, e3)
    heapq.heappush(heap, e4)
    ...

    #IF I want to take elements from the heap and print them I will call:
    while heap:
        new_e = heapq.heappop(heap)
        print new_e.name + ' ' + str(new_e.val)

假设我在堆上有 50 个元素。我想将元素 e3 的值从 val = 53 更改为 val = 0。所以这不是堆的顶部元素。我也不想从堆中删除其他元素。 我怎样才能进行这样的更新？

Answer 1

确定所需元素的索引后，您可以在整个堆上调用heapify 来恢复堆。识别索引是困难的部分，因为您需要在每次堆操作后跟踪每个元素在堆中的位置，我认为最简单的方法就是自定义实现堆。

import heapq
h = [[1, "A"], [65, "B"], [53, "C"], [67, "D"]]
heapq.heapify(h)
# assume you know index of element C is 2
h[2][0] = 0
heapq.heapify(h)

有趣的是，CPython's heapq implementation 有内部方法 _siftup 和 _siftdown。在实践中使用_siftup 应该比在整个堆上调用heapify 更快，但时间复杂度不高，因为heapify 将调用_siftup n/2 次，但实际上应该只交换log(n) 个元素。

Answer 2

这是一个老问题，但万一有人在未来看到这个并正在寻找答案......

Python3 的 heapq 的新实现包括一些关于如何更新堆元素的有用说明，基本上将其用作优先级队列。 https://docs.python.org/3.5/library/heapq.html#priority-queue-implementation-notes 本质上，您可以创建一堆元组，Python 将根据元组的顺序比较来评估优先级。由于 Python 中的堆基本上只是一个标准列表，顶部使用了 heapq 接口，因此文档建议可能有一个额外的字典，将您的堆值映射到堆中的索引（列表）。

所以对于你原来的问题：

假设我在堆上有 50 个元素。我想改变价值 元素 e3 从 val = 53 到 val = 0。所以这不是顶部元素 堆的。我也不想从堆中删除其他元素。 我怎样才能进行这样的更新？

按照上述逻辑更新堆中元素的基本步骤是：

• 查看字典获取要更新的元素的索引（检查元素在字典+对应堆后）
• 更新堆中的值
• 调用 heapq.heapify(heap)，它在 O(N) 中运行。或者，如果您知道您的更新会将值更新 +/- 1，您可能只是将您尝试更新的元素的位置与它上方或下方的元素交换。

编辑：这是一个类似的问题，有更多答案：How to update elements within a heap? (priority queue)

Answer 3

很难运行您的代码，因为没有输出。但是，我尝试了一些方法：

在 heapq 模块中，heap[0] 总是被指定为最小的项。在您的情况下， 1 是最小的项目。因此，将这个值从 1 更改为 5 理论上应该很容易。我尝试了heapq.heappop(heap)，它应该返回最小值。因此，正如您在问题中所说，“我想更新元素的 val 我不知道它是哪个”，此方法会自动为您获取最小值（我从您的问题中假设您想要替换 1因为它是最小值，因为它与名称 First 相结合）但是，当我尝试自己运行您的代码时，我收到了 <__main__.Element object at 0x103c15dd0> 所以您应该尝试修复您的代码以便您可以打印输出，同样的事情发生对于print heap[0]，错误类型相同。然后，一旦您不再收到此类错误，请在代码块的末尾尝试：

s = heapq.heappop(heap)

print heapq.heapreplace(5, s)

使用这种方法，我得到以下错误：TypeError: heap argument must be a list 因此，如果您能弄清楚如何将 s 转换为列表，那么这应该可以工作。也许有人可以编辑我的答案以添加此代码。

希望这会有所帮助。

自行编辑：

将此添加到代码块的末尾，[] 将其变成一个列表，这就是 heapq 想要的输入。

s = heapq.heappop(heap)

print heapq.heapreplace([5], [s])

这将在输出中返回值 5。

回到输出问题，如果你指定了你希望输出的样子，我可以尝试为你提供更多帮助。