PHP SPL 標準庫：堆（SplHeap）數據結構實戰入門

堆與優先隊列

堆是實現優先隊列的經典數據結構，基於二叉堆（完全二叉樹變體）。根節點最大為大根堆/最大堆，最小為小根堆/最小堆。常用於堆排序與任務調度。

SplHeap 體系架構

SplHeap 為抽象類，定義核心介面。SplMaxHeap（最大堆）與 SplMinHeap（最小堆）繼承實現，無額外方法。

核心方法：compare()

子類必須實現 compare($value1, $value2) 決定元素優先級：

• 返回正值：$value1 優先級更高（大根堆）
• 返回負值：$value2 優先級更高
• 返回 0：優先級相等

實戰代碼：自定義最小堆

class MySimpleHeap extends SplHeap {
    public function compare($value1, $value2) {
        return ($value1 - $value2); // 數值越小優先級越高
    }
}

$heap = new MySimpleHeap();
$heap->insert(4);
$heap->insert(8);
$heap->insert(1);
$heap->insert(0);

echo $heap->top();    // 0（堆頂最小值）
echo $heap->count();  // 4

foreach ($heap as $number) {
    echo $number;     // 依優先級輸出：0, 1, 4, 8
}

關鍵操作方法

• insert($value)：插入元素，自動維持堆性質
• top()：取得堆頂元素（不移除）
• extract()：取出並移除堆頂元素
• count() / isEmpty()：狀態查詢
• 實現 Iterator，可直接 foreach 遍歷

應用場景

• 任務調度系統（優先級隊列）
• Top-K 問題求解
• 實時數據流中位數/極值維護
• Dijkstra/A* 等圖演算法優化

SPL 堆提供開箱即用的高效優先隊列，避免手寫複雜邏輯，是 PHP 開發者工具箱中的利器。