Python - 哈希堆实现

Question

我有一个流数据来了，我通过将它们一一推入堆（优先队列）来维护它们，生成的堆看起来像：

[(a,1), (b,2), (c, 7), (d, 2), ...]

因为我需要不断更新项目（例如，将 (a,1) 更改为 (a, 2)，或删除 (c,7)））。为了有效地查找和删除堆中的项目，我想构建一个哈希表，将堆中每个项目的位置存储在哈希表中。

这样每次我想更新一个项目时，我都可以使用哈希表找到它并在堆中轻松进行更改，同时更新每个项目在哈希表中的位置。

在这篇文章中也提出了同样的问题：How to implement O(1) deletion on min-heap with hashtable，c++ 代码如下：

template<typename state, typename CmpKey, class dataStructure>
bool AStarOpenClosed<state, CmpKey, dataStructure>::HeapifyUp(unsigned int index)
{
        if (index == 0) return false;
        int parent = (index-1)/2;
        CmpKey compare;

        if (compare(elements[theHeap[parent]], elements[theHeap[index]]))
        {
                // Perform normal heap operations
                unsigned int tmp = theHeap[parent];
                theHeap[parent] = theHeap[index];
                theHeap[index] = tmp;
                // Update the element location in the hash table
                elements[theHeap[parent]].openLocation = parent;
                elements[theHeap[index]].openLocation = index;
                HeapifyUp(parent);
                return true;
        }
        return false;
}

我对c++没有什么经验，想知道是否有人可以帮助我解释这个想法或提供这种实现的python版本代码？

Answer 1

我的理解是，您的配对中的第一项用作密钥，第二项用作数据有效负载。然后我会提出一种相反的方法，有点类似于this answer，但更简单。

1. 让哈希表成为您存储数据的主要数据结构，而最小堆作为辅助数据结构，用于维护数据集中当前的最小键。

2. 插入新项目：将数据添加到哈希表和最小堆中。

3. 更新给定键的值：仅更新哈希表中的值。

4. 删除具有给定键的项目：仅从哈希表中删除具有给定键的条目。

5. 访问最小key：如果在hashtable中没有找到堆顶的元素，则丢弃它；重复，直到顶部的键出现在哈希表中。