【PHP8.x】SplPriorityQueue::top()メソッドの使い方

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1<?php
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3/**
4 * SplPriorityQueue の top() メソッドの使用例。
5 * キューの最も優先度の高い要素を、削除せずに参照する方法を示します。
6 * システムエンジニアを目指す初心者向けに、基本的なデータ構造の操作を解説します。
7 */
8function demonstrateSplPriorityQueueTop(): void
9{
10    // SplPriorityQueue の新しいインスタンスを作成します。
11    // これは、要素を優先度に基づいて管理する特別なキューです。
12    $priorityQueue = new SplPriorityQueue();
13
14    echo "--- 要素を優先度付きでキューに追加します ---\n";
15    // insert() メソッドを使って要素とそれに対応する優先度を追加します。
16    // 優先度が高い（数値が大きい）要素ほど、キューの先頭に位置します。
17    // 優先度は整数で指定します。
18    $priorityQueue->insert('緊急対応タスク (システム障害)', 100); // 最も高い優先度
19    echo "追加: '緊急対応タスク (システム障害)' (優先度: 100)\n";
20    $priorityQueue->insert('週次報告書の作成', 50);
21    echo "追加: '週次報告書の作成' (優先度: 50)\n";
22    $priorityQueue->insert('新しいライブラリの調査', 30);
23    echo "追加: '新しいライブラリの調査' (優先度: 30)\n";
24    $priorityQueue->insert('会議資料の準備', 60);
25    echo "追加: '会議資料の準備' (優先度: 60)\n";
26
27    echo "\n現在のキューの要素数: " . $priorityQueue->count() . "\n";
28
29    echo "\n--- top() メソッドの呼び出し ---\n";
30    // top() メソッドは、キュー内で最も優先度の高い要素を返します。
31    // 重要な点として、このメソッドは要素をキューから削除しません。
32    // つまり、キューの状態は変化しません。
33    $highestPriorityElement = $priorityQueue->top();
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35    echo "キューの先頭（最も優先度が高い）の要素: '" . $highestPriorityElement . "'\n";
36
37    echo "\n--- top() 呼び出し後のキューの状態 ---\n";
38    // top() は要素を削除しないため、キューの要素数は変わらないことを確認します。
39    echo "top() 呼び出し後のキューの要素数: " . $priorityQueue->count() . "\n";
40
41    // 比較のために extract() メソッドを呼び出してみます。
42    // extract() は最も優先度の高い要素をキューから取り出し、削除します。
43    echo "\n--- extract() メソッドの呼び出し (比較のため) ---\n";
44    $extractedElement = $priorityQueue->extract();
45    echo "extract() で取り出した要素: '" . $extractedElement . "'\n";
46    echo "extract() 呼び出し後のキューの要素数: " . $priorityQueue->count() . "\n";
47    echo "top() とは異なり、extract() は要素をキューから削除したことが分かります。\n";
48}
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50// 関数を実行して、SplPriorityQueue::top() の動作を確認します。
51demonstrateSplPriorityQueueTop();

PHP 8で提供されるSplPriorityQueue::top()メソッドは、優先度付きキューという特別なデータ構造において、最も優先度の高い要素を参照するために利用されます。SplPriorityQueueは、要素をそれぞれに割り当てられた優先度に基づいて管理し、常に優先度の高い要素が先頭に来るように並べ替えます。

このtop()メソッドは引数を必要とせず、キューに現在含まれている要素の中から、最も優先度の高いものを返します。重要な点として、このメソッドは要素をキューから「削除せずに」その値を返します。そのため、top()を呼び出してもキュー内の要素の数は変わらず、キューの状態に影響を与えることはありません。戻り値はmixed型であり、キューに追加したどのような型のデータでも受け取ることができます。

この機能は、次に処理するべきタスクの内容を確認したいが、まだ実際にそのタスクを実行する段階ではないため、キューから取り除きたくないといった場面で非常に有用です。キューから最も優先度の高い要素を取り出して削除する場合にはextract()メソッドを使用しますが、top()は要素を安全に確認するだけで、キューの内容を変更しない点がextract()とは異なります。

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1<?php
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3/**
4 * PHP (フィリピンペソ) から USD (米ドル) への為替レートを管理し、
5 * 最も優先度の高い（例: 最新の）レートを SplPriorityQueue::top メソッドで確認する例です。
6 *
7 * SplPriorityQueue は、要素に優先度を付けて格納し、常に最も優先度の高い要素を
8 * 簡単に見つけ出すことができるデータ構造です。
9 * top() メソッドは、キューから要素を削除せずに、一番優先度の高い要素を取得します。
10 */
11function getHighestPriorityPhpToUsdRate(): void
12{
13    // 為替レート情報を格納するための優先度付きキューを作成します。
14    // デフォルトでは、数値が大きい優先度を持つ要素が「高い優先度」とみなされます。
15    $rateQueue = new SplPriorityQueue();
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17    // ダミーの為替レートデータをキューに挿入します。
18    // 各要素は連想配列で、レートと取得日を含みます。
19    // 優先度には、日付のタイムスタンプを使用します。新しい日付ほどタイムスタンプが大きくなるため、
20    // 最新のレートに高い優先度が与えられます。
21    $rateQueue->insert(
22        ['date' => '2023-10-25', 'php_to_usd' => 0.0175], // 2023年10月25日のレート
23        strtotime('2023-10-25')                           // 優先度 (タイムスタンプ)
24    );
25    $rateQueue->insert(
26        ['date' => '2023-10-26', 'php_to_usd' => 0.0180], // 2023年10月26日のレート
27        strtotime('2023-10-26')
28    );
29    $rateQueue->insert(
30        ['date' => '2023-10-24', 'php_to_usd' => 0.0172], // 2023年10月24日のレート
31        strtotime('2023-10-24')
32    );
33    $rateQueue->insert(
34        ['date' => '2023-10-27', 'php_to_usd' => 0.0182], // 2023年10月27日のレート (最も新しい)
35        strtotime('2023-10-27')
36    );
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38    echo "--- PHPからUSDへの為替レート (優先度付きキュー) ---" . PHP_EOL;
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40    // キューが空でないことを確認してから処理を進めます。
41    if (!$rateQueue->isEmpty()) {
42        // top() メソッドを使用して、キューから削除せずに最も優先度の高い要素を取得します。
43        // この場合、最新の日付を持つ為替レート情報が取得されます。
44        $highestPriorityRate = $rateQueue->top();
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46        echo "最も優先度の高い為替レート情報 (top() で取得):" . PHP_EOL;
47        echo "  取得日: " . $highestPriorityRate['date'] . PHP_EOL;
48        echo "  1 PHP (フィリピンペソ) = " . $highestPriorityRate['php_to_usd'] . " USD (米ドル)" . PHP_EOL;
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50        // 取得したレートを使って、PHP金額をUSDに変換する例
51        $phpAmountToConvert = 1000; // 例として1000 PHPを変換
52        $usdConvertedAmount = $phpAmountToConvert * $highestPriorityRate['php_to_usd'];
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54        echo sprintf(
55            "  %d PHP は約 %.2f USD に相当します。",
56            $phpAmountToConvert,
57            $usdConvertedAmount
58        ) . PHP_EOL;
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60        // top() は要素をキューから削除しないため、再度呼び出しても同じ要素が返されます。
61        $anotherPeek = $rateQueue->top();
62        echo "  (top() は要素を削除しないため、再度呼び出しても同じレート情報が得られます)" . PHP_EOL;
63        echo "  再度取得したレート: 1 PHP = " . $anotherPeek['php_to_usd'] . " USD" . PHP_EOL;
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65        // 注: キューから実際に要素を取り除きたい場合は、extract() メソッドを使用します。
66        // 例: $extractedRate = $rateQueue->extract();
67    } else {
68        echo "為替レートキューは空です。データがありません。" . PHP_EOL;
69    }
70}
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72// 関数を実行して動作を確認します。
73getHighestPriorityPhpToUsdRate();
74
75?>

PHPのSplPriorityQueueは、格納された各要素に優先度を付け、常に最も優先度の高い要素を効率的に扱うためのデータ構造です。このクラスが提供するtop()メソッドは、引数を必要とせず、キュー内で現在最も優先度の高い要素を取得します。戻り値はmixed型で、格納されているデータ型に関わらず対応します。

top()メソッドの大きな特徴は、最も優先度の高い要素を取得しても、その要素がキューから削除されない点です。これにより、キューの内容を維持したまま、繰り返し最新情報を参照することが可能になります。

サンプルコードでは、PHP（フィリピンペソ）からUSD（米ドル）への為替レートを管理する例でtop()の利用方法を示しています。為替レート情報を日付のタイムスタンプを優先度としてキューに格納することで、最新のレートが最も高い優先度を持つよう設定しています。このtop()メソッドを使うと、キューから要素を取り出すことなく、常に最新の為替レート情報を簡単に確認し、現在のレートに基づいた計算を行うことができます。キューから要素を実際に削除したい場合は、extract()メソッドを使用します。