python之cookbook-day04

第一章：数据结构和算法

1.4 查找最大或最小的N个元素

问题：

怎样从一个集合中获得最大或者最小的 N 个元素列表？

解决方案：

heapq 模块有两个函数：nlargest() 和 nsmallest() 可以完美解决这个问题。

>>> import heapq
>>> nums = [1, 8, 2, 23, 7, -4, 18, 23, 42, 37, 2]
>>> print(heapq.nlargest(3, nums))
[42, 37, 23]
>>> print(heapq.nsmallest(3, nums))
[-4, 1, 2]
>>> 

另外的，两个函数都能接受一个关键字参数，用于更复杂的数据结构中：

>>> portfolio = [
{'name': 'IBM', 'shares': 100, 'price': 91.1},
{'name': 'AAPL', 'shares': 50, 'price': 543.22},
{'name': 'FB', 'shares': 200, 'price': 21.09},
{'name': 'HPQ', 'shares': 35, 'price': 31.75},
{'name': 'YHOO', 'shares': 45, 'price': 16.35},
{'na... ... ... ... ... ... me': 'ACME', 'shares': 75, 'price': 115.65}
]...
>>> cheap = heapq.nsmallest(3, portfolio, key=lambda s: s['price'])
>>> expensive = heapq.nlargest(3, portfolio, key=lambda s: s['price'])
>>> print(cheap)
[{'name': 'YHOO', 'shares': 45, 'price': 16.35}, {'name': 'FB', 'shares': 200, 'price': 21.09}, {'name': 'HPQ', 'shares': 35, 'price': 31.75}]
>>> print(expensive)
[{'name': 'AAPL', 'shares': 50, 'price': 543.22}, {'name': 'ACME', 'shares': 75, 'price': 115.65}, {'name': 'IBM', 'shares': 100, 'price': 91.1}]
>>> 

讨论：

讨论 如果你想在一个集合中查找最小或最大的 N 个元素，并且 N 小于集合元素数量， 那么这些函数提供了很好的性能。因为在底层实现里面，首先会先将集合数据进行堆排 序后放入一个列表中：

>>> nums = [1, 8, 2, 23, 7, -4, 18, 23, 42, 37, 2]
>>> import heapq
>>> heap = list(nums)
>>> heapq.heapify(heap)
>>> heap
[-4, 2, 1, 23, 7, 2, 18, 23, 42, 37, 8]
>>> heapq.heappop(heap)
-4
>>> heapq.heappop(heap)
1
>>> heapq.heappop(heap)
2
>>> heapq.heappop(heap)
2
>>> heapq.heappop(heap)
7
>>> 

当要查找的元素个数相对比较小的时候，函数 nlargest() 和 nsmallest() 是很 合适的。如果你仅仅想查找唯一的最小或最大（N=1）的元素的话，那么使用 min() 和 max() 函数会更快些。类似的，如果 N 的大小和集合大小接近的时候，通常先排序这个 集合然后再使用切片操作会更快点（sorted(items)[:N] 或者是 sorted(items)[-N:] ）。需要在正确场合使用函数 nlargest() 和 nsmallest() 才能发挥它们的优势（如果 N 快接近集合大小了，那么使用排序操作会更好些）。