构建最小堆的 Python 实现答案

【问题标题】：Building a Python implementation of min heap构建最小堆的 Python 实现
【发布时间】：2015-04-20 18:39:57
【问题描述】：

下面构建最小堆的代码有什么问题？ bubble_up 方法不起作用，它得到一个超出范围的索引错误。

 def __init__(self):
    self.heap = []
    self.heap_size = 0

 def bubble_up(self, i):
    print(self.heap)
    while i // 2 > 0:
        if self.heap[i] < self.heap[i // 2]:
            tmp = self.heap[i // 2 - 1]
            self.heap[i] = self.heap[i // 2]
            self.heap[i // 2] = tmp
        print(self.heap)
        i = i // 2


def insert(self, data):
    self.heap.append(data)
    self.heap_size = self.heap_size + 1
    self.bubble_up(self.heap_size)

if __name__ == "__main__":
    min_heap = MinHeap()
    min_heap.insert(5)
    min_heap.insert(4)
    min_heap.insert(3)
    min_heap.insert(2)
    min_heap.insert(6)

【问题讨论】：

你的调试说发生了什么？
请问heap that comes with python有什么问题吗？
索引错误，我正在尝试构建自己的 python 没有任何问题...
您的调试并没有告诉您有索引错误，您的程序会告诉您。调试是确定程序为什么正在做它正在做的事情（或至少在它运行时发生了什么）的行为。编写程序然后要求 SO 为您调试不会发生。编写程序、调试它并就调试输出/信息寻求帮助都有可能发生。
我没有看到的索引方法有问题。在查看我已经完成的索引方法之后，我看不到我可以做哪些进一步的调试，但用户仍然无法忍受错误或其发生的原因

标签： python algorithm python-3.x data-structures heap

【解决方案1】：

def insert(self, data):
    self.heap.append(data)
    self.heap_size = self.heap_size + 1
    self.bubble_up(self.heap_size)

您追加数据，增加heap_size，然后使用新的（增加的）堆大小调用bubble_up。

在那里，你检查：

 if self.heap[i] < self.heap[i // 2]:

其中i 是堆大小。你不能这样做，如果你的堆中有3 元素，你就不能访问heap[3]。它不会存在，您唯一的有效索引是0, 1, 2。

可能的修复（未经测试）：使用heap_size - 1 调用bubble_up。

请注意，if 中的代码看起来并不正确：

tmp = self.heap[i // 2 - 1]        # why -1 here? shouldn't this be heap[i]?
self.heap[i] = self.heap[i // 2]   # shouldn't this be the other way around? why no -1 here?
self.heap[i // 2] = tmp            # why no -1 here? shouldn't this be heap[i]?

此外，您可以将i // 2 放入此条件中，如果条件为假，则退出循环。

【讨论】：

或者在增加堆大小之前做bubble_up，对于交换使用元组交换self.heap[i], self.heap[i // 2] = self.heap[i // 2], self.heap[i]。这样一来，就没有乱七八糟的临时工了

【解决方案2】：

当前发布的答案准确地描述了您收到越界错误的原因，但如果您只是用heap_size-1 调用bubble_up()，它将无法正确维护堆。请注意bubble_up() 中代码的以下部分：

while i // 2 > 0:

您当前的 while 循环语句不会将堆根的直接子代与根进行比较。假设您插入3，然后插入1。当您插入 1 时，bubble_up() 将无法正确地将插入的 1 与 3 交换，因为由于 i//2 == 0，它不会在您的 while 语句中运行交换例程，因为 i == 1 是插入位置 1进入。我会将此块切换到以下内容：

while i > 0:
    parent = i // 2
    <put your comparison & swap method here>
    i = parent

【讨论】：