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文章目录
- 一、priority_queue类简介
- 二、priority_queue类常用接口
- 三、priority_queue类的使用
- 四、STL中priority_queue类的模拟实现
一、priority_queue类简介
- 优先队列是一种容器适配器,根据严格的弱排序标准,它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
- 类似于堆,在堆中可以随时插入元素,并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。
- 优先队列被实现为容器适配器,容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类。元素从特定容器的“尾部”弹出,其称为优先队列的顶部。
- 底层容器可以是任何标准容器类模板,也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问,并支持以下操作:
empty() 检测容器是否为空
,size():返回容器中有效元素个数
,front():返回容器中第一个元素的引用
,push_back():在容器尾部插入元素
,pop_back():删除容器尾部元素
。 - 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下,如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类,则使用vector。
- 需要支持随机访问迭代器,以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。
以上内容来自:www.cplusplus priority_queue类文档的介绍,在STL的学习中,推荐大家看这个文档,对每个类都有详细的介绍。
总结
优先级队列 (priority_queue) 属于STL中的容器适配器,其底层存储数据的容器默认使用vector,并且使用堆算法使得vector中的元素构造成堆的结构。所以,可以说优先级队列 (priority_queue) 就是堆,默认情况下是大堆。在使用时,与queue相同,要引入头文件#include<queue>
。
二、priority_queue类常用接口
函数名称 | 功能说明 |
---|---|
priority_queue() | 构造一个空的优先级队列 |
priority_queue(first,last) | 构造一个空的优先级队列 |
empty() | 检测优先级队列是否为空,是返回true,否则返回false |
top( ) | 返回优先级队列中最大/最小元素,即堆顶元素 |
push(X) | 在优先级队列中插入元素X |
pop() | 删除优先级队列中最大/最小元素,即堆顶元素 |
priority_queue类常用接口应用
#include<iostream>
#include<queue>
#include<vector>
#include<functional>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v = { 10,60,50,20 };
//priority_queue<int> pq;
priority_queue<int> pq(v.begin(),v.end());
pq.push(30);
while (!pq.empty())
{
cout<< pq.top()<<" ";
pq.pop();
}
return 0;
}
三、priority_queue类的使用
切换大小堆
默认情况下,priority_queue是创建的是大堆,其底层按照小于号比较,默认模板参数为template<class T, class Container =std::vector<T>, class Compare = std::less<T>>
;如果要创建小堆,将第三个模板参数换成greater即可,例如priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2(v.begin(), v.end());
greater<int>
和less<T>
greater和less的头文件为#include <functional>
,具体实现见第三节模拟实现部分。 <functional>
是C++标准库中的一个头文件,定义了C++标准中多个用于表示函数对象的类模板,包括算法操作、比较操作、逻辑操作;
建堆时,less<T>
是大顶堆,堆元素是从大到小;greater<T>
是小顶堆,堆元素是从小到大。
排序时,less<T>
是升序,数组元素是从小到大;greater<T>
是降序堆,数组元素是从大到小。
如果priority_queue中放自定义类型的数据,需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载
class Date
{
public:
Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d)const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d)const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void TestPriorityQueue()
{
// 大堆,需要用户在自定义类型中提供<的重载
priority_queue<Date> q1;
q1.push(Date(2023, 1, 2));
q1.push(Date(2023, 1, 3));
q1.push(Date(2023, 1, 4));
cout << q1.top() << endl;
// 如果要创建小堆,需要用户提供>的重载
priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2;
q2.push(Date(2023, 1, 2));
q2.push(Date(2023, 1, 3));
q2.push(Date(2023, 1, 4));
cout << q2.top() << endl;
}
四、STL中priority_queue类的模拟实现
#pragma once
#include<vector>
namespace MyPriority_queue
{
template<class T>
struct less
{
bool operator()(const T& l, const T& r)
{
return l < r;
}
};
template<class T>
struct greater
{
bool operator()(const T& l, const T& r)
{
return l > r;
}
};
template<class T, class Container =std::vector<T>, class Compare = std::less<T>>
class priority_queue
{
public:
//typedef typename Container::value_type VT;
void AdjustUp(size_t child)
{
Compare com;
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
//if (_con[parent] > _con[child])
if (com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[parent], _con[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
AdjustUp(_con.size() - 1);
}
void AdjustDwon(size_t parent)
{
Compare com;
size_t child = parent * 2 + 1;
while (child < _con.size())
{
//if (child+1 < _con.size() && _con[child] > _con[child+1])
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
{
++child;
}
//if (_con[parent] > _con[child])
if (com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[parent], _con[child]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
AdjustDwon(0);
}
T top()
{
return _con[0];
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
}
本文标签: 深入浅出深度priorityqueue
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