priority_queue的介绍

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。此上下文类似于堆，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，priority_queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。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。使用priority_queue必须加上头文件#include<queue>和using namespace std;

priority_queue的使用

优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。注意：默认情况下priority_queue是大堆。

函数声明接口说明priority_queue()/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falsetop()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xpop()删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素

默认情况下，priority_queue是大堆 注意有坑：在建大堆时，第三个模板参数是 less , 在建小堆时，第三个模板参数是 greater, STL刚好写反。

#include <iostream> #include <queue> using namespace std; int main() { //默认情况下建大堆 //priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pq1; priority_queue<int> pq1; pq1.push(1); pq1.push(2); pq1.push(3); pq1.push(4); while (!pq1.empty()) { cout << pq1.top() << " "; pq1.pop(); } cout << endl; //显示定义建小堆，用greater priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2; pq2.push(1); pq2.push(2); pq2.push(3); pq2.push(4); while (!pq2.empty()) { cout << pq2.top() << " "; pq2.pop(); } cout << endl; return 0; }

如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供 > 或者 < 的重载

#include <iostream> #include <queue> using namespace std; class Date { public: Date(int year = 1900, 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& out, const Date& d) { out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day; return out; } 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(2018, 10, 29)); q1.push(Date(2018, 10, 28)); q1.push(Date(2018, 10, 30)); 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(2018, 10, 29)); q2.push(Date(2018, 10, 28)); q2.push(Date(2018, 10, 30)); cout << q2.top() << endl; } int main() { TestPriorityQueue(); return 0; }

priority_queue的模拟实现

#include <iostream> #include <vector> using namespace std; namespace MakePriority_Queue { template<class T> struct less { bool operator()(const T& x, const T& y) { return x < y; } }; template<class T> struct greater { bool operator()(const T& x, const T& y) { return x > y; } }; template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>> class priority_queue { public: void push(const T& val) { _con.push_back(val); //向上调整 AdJustUp(_con.size() - 1); } void pop() { std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]); _con.pop_back(); //向下调整 AdJustDown(0); } T& top() { return _con[0]; } const T& top() const { return _con[0]; } bool empty() const { return _con.empty(); } private: void AdJustUp(size_t child) { size_t parent = (child - 1) / 2; while (child > 0) { //if (_con[child] > _con[parent]) if(_com(_con[parent], _con[child])) { std::swap(_con[child], _con[parent]); child = parent; parent = (child - 1) / 2; } else { break; } } } void AdJustDown(size_t parent) { size_t child = parent * 2 + 1; while (child < _con.size()) { //if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child]) if(child + 1 < _con.size() && _com(_con[child], _con[child + 1])) { ++child; } //if (_con[child] > _con[parent]) if(_com(_con[parent], _con[child])) { std::swap(_con[child], _con[parent]); parent = child; child = parent * 2 + 1; } else { break; } } } private: Container _con; Compare _com; }; }