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python创建堆的方法有哪些

冷炫風刃

发布： 2025-09-29 11:51:01

原创

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Python中创建堆主要用heapq模块实现最小堆，通过列表配合heappush、heappop和heapify操作；构建最大堆需对元素取负值；可封装类简化使用；线程安全场景可用PriorityQueue。

python创建堆的方法有哪些

Python 中创建堆主要有以下几种方法，核心是利用内置的 heapq 模块，它提供了对堆的基本操作支持。虽然 Python 没有独立的“堆”数据类型，但可以通过列表 + heapq 实现。

1. 使用 heapq 模块构建最小堆

Python 标准库中的 heapq 模块默认实现的是最小堆（小根堆），即堆顶始终是当前最小元素。

基本用法：

heapq.heappush(heap, item)：将元素插入堆
heapy.heappop(heap)：弹出并返回堆顶（最小值）
heapq.heapify(list)：将一个列表原地转换为堆结构

示例：

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import heapq

data = [3, 1, 4, 1, 5]
heapq.heapify(data) # 转为最小堆
print(data[0]) # 输出最小值：1

heapq.heappush(data, 0)
min_val = heapq.heappop(data) # 弹出0

2. 构建最大堆的技巧

Python 的 heapq 不直接支持最大堆，但可以通过取负值的方式模拟。

思路：插入和弹出时对数值取反，保持逻辑上是最大堆。

示例：

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import heapq

max_heap = []
heapq.heappush(max_heap, -10)
heapq.heappush(max_heap, -20)
heapq.heappush(max_heap, -5)

largest = -heapq.heappop(max_heap) # 取出并还原符号 → 20

3. 封装成类以简化使用

为了更方便地使用最大堆或最小堆，可以封装成类：

class MinHeap:
    def __init__(self):
        self.heap = []

    def push(self, item):
        heapq.heappush(self.heap, item)

    def pop(self):
        return heapq.heappop(self.heap)

类似地，可定义 MaxHeap 类内部处理负值。