ดี-ฮีป

เป็นการคิดค้นโดย Johnson (ปี 1975) D- Heap , D-ary Heap , m-ary Heap หรือ k-ary Heap คือ Heap ที่มี children node ไม่เกิน d node ซึ่งลำดับความสำคัญของแต่ละโหนดสูงกว่าลำดับความสำคัญของ children node

- ข้อดี -[แก้]

การใช้งานง่าย
สำหรับขนาดเล็กd≥2เราจะได้โครงสร้างข้อมูลแคชที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและเป็นBinary Heap
ขนาดใหญ่เป็นที่นิยมสำหรับโครงสร้างข้อมูล

code D-ary Heap[แก้]

class D_aryHeap:
    def __init__(self, d):
        self.items = []
        self.d = d
 
    def size(self):
        return len(self.items)
 
    def parent(self, i):
        return (i - 1)//self.d
 
    def child(self, index, position):
        return index*self.d + (position + 1)
 
    def get(self, i):
        return self.items[i]
 
    def get_max(self):
        if self.size() == 0:
            return None
        return self.items[0]
 
    def extract_max(self):
        if self.size() == 0:
            return None
        largest = self.get_max()
        self.items[0] = self.items[-1]
        del self.items[-1]
        self.max_heapify(0)
        return largest
 
    def max_heapify(self, i):
        largest = i
        for j in range(self.d):
            c = self.child(i, j)
            if (c < self.size() and self.get(c) > self.get(largest)):
                largest = c
                
        if (largest != i):
            self.swap(largest, i)
            self.max_heapify(largest)
        
 
    def swap(self, i, j):
        self.items[i], self.items[j] = self.items[j], self.items[i]
 
    def insert(self, key):
        index = self.size()
        self.items.append(key)
        while (index != 0):
            p = self.parent(index)
            if self.get(p) < self.get(index):
                self.swap(p, index)
            index = p
        return self.items
    
    def show(self):
        return self.items[:]

testcase D-ary Heap[แก้]

from daryheap2 import *

# scenario1:เพิ่มค่า
# Given:เพิ่มค่าเท่ากับ 2,7,10,1,5,6,8
# When:ทำการเพิ่มค่า
# Then:ได้ผลลัพธ์คือ[[10, 8, 7, 1, 2, 5, 6]
def test_case1():
    d=3
    dheap=D_aryHeap(d)
    dheap.insert(2)
    dheap.insert(7)
    dheap.insert(10)
    dheap.insert(1)
    dheap.insert(5)
    dheap.insert(6)
    dheap.insert(8)
    result=[10, 8, 7, 1, 2, 5, 6]
    assert dheap.show()==result


# scenario2:ลบค่าที่มากที่สุด
# Given:เพิ่มค่าเท่ากับ 2,6,11,8,13,16,4
# When:ลบค่าที่มากที่สุด
# Then:ได้ผลลัพธ์คือ[13, 11, 6, 8, 2, 4]
def test_case2():
    d=3
    dheap=D_aryHeap(d)
    dheap.insert(2)
    dheap.insert(6)
    dheap.insert(11)
    dheap.insert(8)
    dheap.insert(13)
    dheap.insert(16)
    dheap.insert(4)
    dheap.extract_max()
    result=[13, 11, 6, 8, 2, 4]
    assert dheap.show()==result

# scenario3:หาค่าที่มากที่สุด
# Given:เพิ่มค่าเท่ากับ 5,9,19,18,25,13,7
# When:หาค่าที่มากที่สุด
# Then:ได้ผลลัพธ์คือ25
def test_case3():
    d=3
    dheap=D_aryHeap(d)
    dheap.insert(5)
    dheap.insert(9)
    dheap.insert(19)
    dheap.insert(18)
    dheap.insert(25)
    dheap.insert(13)
    dheap.insert(7)
    result=25
    assert dheap.get_max()==result

# scenario4:หาขนาด
# Given:เพิ่มค่าเท่ากับ 6,9,5,11,31,2,23,1,4
# When:หาขนาด
# Then:ได้ผลลัพธ์คือ9
def test_case4():
    d=3
    dheap=D_aryHeap(d)
    dheap.insert(6)
    dheap.insert(9)
    dheap.insert(5)
    dheap.insert(11)
    dheap.insert(31)
    dheap.insert(2)
    dheap.insert(23)
    dheap.insert(1)
    dheap.insert(4)
    result=9
    assert dheap.size()==result

# scenario5:หาค่าตำแหน่งที่กำหนด
# Given:เพิ่มค่าเท่ากับ 7,14,19,22,1,5,3 หาตำแหน่งที่1
# When:หาค่าตำแหน่งที่กำหนด
# Then:ได้ผลลัพธ์คือ7
def test_case5():
    d = 3
    dheap = D_aryHeap(d)
    dheap.insert(7)
    dheap.insert(14)
    dheap.insert(19)
    dheap.insert(22)
    dheap.insert(1)
    dheap.insert(5)
    dheap.insert(3)
    x=1
    result=7
    assert dheap.get(x)==result

Big-o[แก้]

กรณี	Big-o	Best-case	Worst-case
หาตำแหน่งที่ต้องการ	O(1)	-	-
กรณีหาค่าที่มากที่สุด	O(1)	-	-
กรณีลบค่าที่มากที่สุด	O(n)	ไม่มีค่าในheap	มีค่าในheap
กรณีเพิ่มข้อมูล	O(n)	ไม่มีค่าในheapก่อนหน้านี้	มีค่าในheap
กรณีแสดงข้อมูล	O(1)	-	-

เนื่องจากหากรณีตำแหน่งที่ต้องการ ,กรณีหาค่าที่มากที่สุด ,กรณีแสดงข้อมูลไม่มีbest case และworst case เนื่องจากเป็นO(1)

อ้างอิง[แก้]