C++STL-priority_queue的实现

大家好！这篇文章，主要讲解一下这个优先级队列，还包含了仿函数等等的知识。希望大家能够一起加油！！！

1. priority_queue的实现

它在STL中是这个样子：

我们先不看仿函数，先把框架实现一下：

它的成员函数有这些，我们一个一个来实现。

1.1 push函数

我们这里把数据插入到容器里了，但还是不行。因为它还不是一个大堆。我们需要写一个向上调整来创建一个大堆。大堆是如何创建的呢？不懂的可以看这里：堆的创建

实现如下：

这样，每当我们插入一个数据时，它会向上调整，形成一个大堆。

1.2 pop函数

pop函数其实是删除堆的顶部元素。那么堆的删除是如何做的，我们可以看这里：堆的删除

实现如下：

1.3 top函数和empty函数

这里使用引用可能里面存的是像string这样的类，拷贝构造的代码比较大。加const是因为我们不能改变里面的元素，防止它不是一个堆了。

这两个函数比较简单，就不多说了。

我们来测试一下写的对不对：

我们可以看到是没有什么太大的问题。这里我们给它写死了，如果我们想升序排列，就没有办法了。这时，我们需要用仿函数的知识。

2. 仿函数

2.1 仿函数的由来和定义

我们知道，在C语言中我们使用函数指针的时候会很麻烦。而仿函数就是解决这个问题。
定义：仿函数(Functor)又称为函数对象(Function Object)是一个能行使函数功能的类。仿函数的语法几乎和我们普通的函数调用一样，不过作为仿函数的类，都必须重载 operator() 运算符。因为调用仿函数，实际上就是通过类对象调用重载后的 operator() 运算符。
举个例子：

我们在这里写了一个less类，里面重载了()运算符。所以我们就可以这样去使用：

这里我们用这个less类来定义一个对象，然后用这个对象来调用重载的()运算符。从这里我们可以看到它的调用方式和函数非常的相似。这样我们也可以来比较大小。如果我们想比较不同类型的，我们可以加上模板。

有比小的，也会有比较大的。

那么这样的话，我们就可以把这个设成我们priority_queue的模板参数。当传不同的仿函数时，可以调用不同的方法。

2.2 改造priority_queue

然后我们可以这样来写：

这样默认的情况下，传的是less这个类模板，父亲比孩子小交换，也就是创建的是大堆。如果我们给它传greater类模板，父亲比孩子大交换，创建的就是小堆。

向下调整也是一样的道理。现在我们就来测试一下这样写行不行：

默认情况下是大堆，没有问题。

小堆也没有问题。

2.3 sort的仿函数

它和priority_queue的区别在priority_queue是在模板中传类型，而sort是在函数中传递这个对象。
举个例子：

其实在这里，我们也不是说必须要传迭代器才能排序。我们也可以传普通的数组。

因为指向数组的原生指针，本身就是天然的迭代器。

2.4 什么时候要写仿函数呢

看下面的例子：

对于自定义类型，我们把它们进行比较，不能直接比，我们需要自己写比较函数。

这里我们用的是以价格默认升序排序，但是如果我们现在想以销售的数量为升序排，该怎么办呢？它就不能灵活的排了，此时我们就需要写仿函数。

这样，我们就可以灵活的去比较自定义类型的各个成员变量了。

3. priority_queue的构造

我们来看一下库里的构造是如何写的：

我们先看第一个。其实在C++里，我们需要兼容C语言，也就是需要兼容函数指针。
举个例子：

这里我们写了一个函数，如果用C语言的话，我们需要用函数指针。因为priority_queue传的是类型。所以应该这样：

那么这里模板的话：

我们只知道指针的类型，不知道指针指向谁？只是定义了一个野指针，无法使用。所以在构造的时候，我们加了一个这样东西：

怎么写的呢？我们来看：


我们在这里加了一个成员变量。如果传的是less这种类模板，那么这个成员变量就会拷贝成这个对象，然后去调用operator()。如果传的是一个函数指针，也会定义一个对象。在C++中对内置类型升级了。


如果传的是函数指针，初始化后是一个空指针，还是不能使用。所以我们在使用的时候，还要传。

这样在初始化时就知道函数指针指向的是谁了。

然后，我们再来谈一下第二个构造：


在一些TOP-K问题可以使用。