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C#でのPriority Queue(優先キュー)実装

C#

.NETのC#にはPriorityQueueがなくて困るので自作してみた。

二分ヒープを使った実装で、ほとんど蟻本のソースコードそのまま。ただし、次の拡張を行っている。

 

  • ジェネリック型に対応
  • 昇順、降順の指定可
  • カスタムIComparerを指定可
  • Peek()、Count()、Clear()、ToArray()を追加

 

平衡二分木への操作で、計算量はPushがO(logN)、PeekがO(1)。Clear()が実装上の都合でO(logN)になっている。

Linqは対応していないので、使いたい場合はToArray()で配列化する。

 

Githubはこちら。

https://github.com/yambe2002/topcoder_template/blob/master/MyLibrary.cs

 

public class PriorityQueue<T> where T: IComparable
    {
        private IComparer<T> _comparer = null;
        private int _type = 0;

        private T[] _heap;
        private int _sz = 0;

        private int _count = 0;

        /// <summary>
        /// Priority Queue with custom comparer
        /// </summary>
        public PriorityQueue(int maxSize, IComparer<T> comparer)
        {
            _heap = new T[maxSize];
            _comparer = comparer;
        }

        /// <summary>
        /// Priority queue
        /// </summary>
        /// <param name="maxSize">max size</param>
        /// <param name="type">0: asc, 1:desc</param>
        public PriorityQueue(int maxSize, int type = 0)
        {
            _heap = new T[maxSize];
            _type = type;
        }

        private int Compare(T x, T y)
        {
            if (_comparer != null) return _comparer.Compare(x, y);
            return _type == 0 ? x.CompareTo(y) : y.CompareTo(x);
        }

        public void Push(T x)
        {
            _count++;

            //node number
            var i = _sz++;

            while (i > 0)
            {
                //parent node number
                var p = (i - 1) / 2;

                if (Compare(_heap[p], x) <= 0) break;

                _heap[i] = _heap[p];
                i = p;
            }

            _heap[i] = x;
        }

        public T Pop()
        {
            _count--;

            T ret = _heap[0];
            T x = _heap[--_sz];

            int i = 0;
            while (i * 2 + 1 < _sz)
            {
                //children
                int a = i * 2 + 1;
                int b = i * 2 + 2;

                if (b < _sz && Compare(_heap[b], _heap[a]) < 0) a = b;

                if (Compare(_heap[a], x) >= 0) break;

                _heap[i] = _heap[a];
                i = a;
            }

            _heap[i] = x;

            return ret;
        }

        public int Count()
        {
            return _count;
        }

        public T Peek()
        {
            return _heap[0];
        }

        public bool Contains(T x)
        {
            for (int i = 0; i < _sz; i++) if (x.Equals(_heap[i])) return true;
            return false;
        }

        public void Clear()
        {
            while (this.Count() > 0) this.Pop();
        }

        public IEnumerator<T> GetEnumerator()
        {
            var ret = new List<T>();

            while (this.Count() > 0)
            {
                ret.Add(this.Pop());
            }

            foreach (var r in ret)
            {
                this.Push(r);
                yield return r;
            }
        }

        public T[] ToArray()
        {
            T[] array = new T[_sz];
            int i = 0;

            foreach (var r in this)
            {
                array[i++] = r;
            }

            return array;
        }
    }