c++ 优先队列(priority_queue)

优先队列的本质是堆，但它具有队列的所有操作特性，与普通队列不同的地方就是出队的时候按照优先级顺序出队，这个优先级即最大堆或最小堆的规则（即大的为top优先出队或小的为top优先出队），在队列的基础上加了个堆排序。

以O(log n) 的效率查找一个队列中的最大值或者最小值，其中是最大值还是最小值是根据创建的优先队列的性质来决定的。

priority_queue

对于这个模板类priority_queue，它是STL所提供的一个非常有效的容器。

作为队列的一个延伸，优先队列包含在头文件  中

C ++中的优先队列是STL中的派生容器，它仅考虑最高优先级元素。队列遵循FIFO策略，而优先队列根据优先级弹出元素，即，优先级最高的元素首先弹出。

它在某些方面类似于普通队列，但在以下方面有所不同：

• 在优先队列中，队列中的每个元素都与某个优先级相关联，但是优先级在队列数据结构中不存在。

• 优先队列中具有最高优先级的元素将被首先删除，而队列遵循FIFO（先进先出）策略，这意味着先插入的元素将被首先删除。

• 如果存在多个具有相同优先级的元素，则将考虑该元素在队列中的顺序。

注意：优先队列是普通队列的扩展版本，但优先级最高的元素将首先从优先队列中删除。

优先队列的语法

priority_queue    

 其中Type 为数据类型， Container 为保存数据的容器，Functional 为元素比较方式。

 1.在STL中，默认情况下（不加后面两个参数）是以vector为容器，以 operator< 为比较方式，所以在只使用第一个参数时，优先队列默认是一个最大堆，每次输出的堆顶元素是此时堆中的最大元素。

 2.用到最小堆，则一般要把模板的三个参数都带进去。

STL里面定义了一个仿函数 greater<>，对于基本类型可以用这个仿函数声明最小堆(升序)

大顶堆与小顶堆

大顶堆（降序）

//构造一个空的优先队列（此优先队列默认为大顶堆）
priority_queue big_heap;   

//另一种构建大顶堆的方法
priority_queue,less > big_heap2;   

小顶堆（升序）

//构造一个空的优先队列,此优先队列是一个小顶堆
priority_queue,greater > small_heap;   

注意事项
需要注意的是，如果使用less和greater，需要头文件：

#include

我们通过使用push()函数插入元素，并且插入操作与普通队列相同。但是，当我们使用pop()函数从队列中删除元素时，优先级最高的元素将首先被删除。

优先队列的成员函数

函数	描述
push()	它将新元素插入优先队列。
pop()	它将优先级最高的元素从队列中删除。
top()	此函数用于寻址优先队列的最顶层元素。
size()	返回优先队列的大小。
empty()	它验证队列是否为空。基于验证，它返回队列的状态。
swap()	它将优先队列的元素与具有相同类型和大小的另一个队列交换。
emplace()	它在优先队列的顶部插入一个新元素。

具体用法：

假设type类型为int，则：

• bool empty() const 返回值为true，说明队列为空；
• int size() const 返回优先队列中元素的数量；
• void pop() 删除队列顶部的元素，也即根节点
• int top() 返回队列中的顶部元素，但不删除该元素；
• void push(int arg) 将元素arg插入到队列之中；

让我们创建一个简单的优先队列程序。

示例

#include 
#include
using namespace std;
int main()
{
 priority_queue p;  // 变量声明.
 p.push(10); // 插入 10 到队列, top=10
 p.push(30); // 插入 30 到队列, top=30
 p.push(20); // 插入 20 到队列, top=20
 cout<<"可用元素的数量 到 'p' :"<

注意其中的priority_queue p; // 变量声明，<>中只有第一个参数，所以是最大堆优先级

在上面的代码中，我们创建了一个优先队列，在其中插入三个元素，即10、30、20。在插入这些元素之后，我们使用while循环显示优先队列的所有元素。

输出结果

可用元素的数量 到 'p' :3
30
20
10

让我们看看优先队列的另一个示例。

示例

#include 
#include
using namespace std;
int main()
{
   priority_queue p;  //优先队列声明
   priority_queue q;  //优先队列声明
   p.push(1); // 插入 '1' 到 p.
   p.push(2); // 插入 '2' 到 p.
   p.push(3); // 插入 '3' 到 p.
   p.push(4); // 插入 '4' 到 p.
   q.push(5); // 插入 '5' 到 q.
   q.push(6); // 插入 '6' 到 q.
   q.push(7); // 插入 '7' 到 q.
   q.push(8); // 插入 '8' 到 q.
   p.swap(q);
   cout << "p队列元素是 : " <

在上面的代码中，我们声明了两个优先队列，即p和q。我们在“ p”优先队列中插入了四个元素，在“ q”优先队列中插入了四个元素。插入元素之后，我们使用swap()函数将'p'队列的元素与'q'队列交换。

输出结果                                                                                

p优先队列元素是 :   

8                                                                                                                               
7                                                                                                                               
6                                                                                                                               
5     


q优先队列元素是 :      

4                                                                                                                               
3                                                                                                                               
2                                                                                                                               
1                                                                                    

• 如果要按照最小堆优先级

priority_queue    

写入程序中就是priority_queue, greater > q;

#include 
using namespace std;
int main(){
    priority_queue, greater > q;
    for( int i= 0; i< 10; ++i ) 
    {
		int temp;
		cin>>temp; 
		q.push(temp);
	}
    while( !q.empty() ){
        cout << q.top() << endl;
        q.pop();
    }     
    getchar();
    return 0;
}

参考资料：c++ 优先队列(priority_queue) - 基础教程在线

c++ 优先队列(priority_queue) - 基础教程在线