4/19 우선순위 큐(Priority Queue)

우선순위 큐 (Priority Queue)

가장 우선순위가 높은 데이터를 삭제하는 자료구조
스텍이나 큐는 데이터를 입력 순서에 따라 꺼내어 사용하지만,
우선순위 큐는 입력 순서에 상관없이 우선순위에 따라 작동한다.

따라서 값이 입력되고 삭제될 때마다 자료구조가 내부적으로 정렬해줘야 하기 때문에, 구현방법과 시간 복잡도에서 차이가 있다.

구현방법

리스트나 힙으로 구현할 수 있다.
리스트는 삽입 O(1) 삭제 O(N) 의 복잡도를 가지지만,
힙은 삽입 O(logN) 삭제 O(logN) 의 복잡도를 가진다.
(그래서 우선순위 큐는 보통 힙으로 구현하고, 시간복잡도도 힙으로 구현한 시간복잡도를 사용한다.)
자세한 구현방법은 다루지 않겠다. 힙(Heap)에 대한 내용을 참고하면 좋겠다.

시간 복잡도

스텍이나 큐는 삽입과 삭제에서 O(1)의 성능을 보이지만,
우선순위 큐는 삽입과 삭제에서 O(logN)의 성능을 보인다.

우선순위 큐 사용법

클래스 불러오기

from queue import PriorityQueue

우선순위 큐 생성 (Priority Queue는 내부적으로 heap 모듈을 사용함)

que = PriorityQueue()
limitedQue = PriorityQueue(maxsize=10) #크기 제한이 있는 우선순위 큐

원소 삽입 - 정수

que.put(item)
que.put(1)
que.put(2)

원소 삽입 - 튜플 (우선순위,값)

que.put((priority, item))
que.put((2,'hello'))
que.put((1,'world'))

원소 삭제 및 반환 -> 크기 순서대로 삭제됨

print(que.get())
print(que,get()[1]) # tuple에서 값 반환

우선순위 큐를 활용한 문제

문제 링크

최대 힙

시간 제한 메모리 제한 제출 정답 맞힌 사람 정답 비율
1 초 (추가 시간 없음) (하단 참고) 256 MB 62132 28450 22351 47.593%

문제
널리 잘 알려진 자료구조 중 최대 힙이 있다. 최대 힙을 이용하여 다음과 같은 연산을 지원하는 프로그램을 작성하시오.
배열에 자연수 x를 넣는다.
배열에서 가장 큰 값을 출력하고, 그 값을 배열에서 제거한다.
프로그램은 처음에 비어있는 배열에서 시작하게 된다.

입력
첫째 줄에 연산의 개수 N(1 ≤ N ≤ 100,000)이 주어진다. 다음 N개의 줄에는 연산에 대한 정보를 나타내는 정수 x가 주어진다. 만약 x가 자연수라면 배열에 x라는 값을 넣는(추가하는) 연산이고, x가 0이라면 배열에서 가장 큰 값을 출력하고 그 값을 배열에서 제거하는 경우이다. 입력되는 자연수는 231보다 작다.

출력
입력에서 0이 주어진 회수만큼 답을 출력한다. 만약 배열이 비어 있는 경우인데 가장 큰 값을 출력하라고 한 경우에는 0을 출력하면 된다.

예제 입력 1
13
0
1
2
0
0
3
2
1
0
0
0
0
0

예제 출력 1
0
2
1
3
2
1
0
0

import sys
import heapq
from collections import deque
from queue import PriorityQueue
input = sys.stdin.readline

n = int(input())

queue = PriorityQueue() # 우선순위큐 불러옴
for i in range(n):
    x = int(input())
    if x == 0: # x가 0이면
        if not queue.empty(): #리스트 안에 값이 있으면
            print(queue.get()[1]) # 가장 큰 값 출력
        else:
            print(0) # 리스트 안에 값이 없으면 0 출력
    else:
        queue.put((-x, x)) # x가 0이 아니면 리스트에 넣어줌(우선순위,값)