C++ STL 【priority_queue】
文章目录
- priority_queue的介绍和使用
-
- priority_queue的介绍
- priority_queue的使用
- 仿函数
- priority_queue的模拟实现
priority_queue的介绍和使用
priority_queue的介绍
原文priority_queue的介绍
1、priority_queue是一个堆，它存储的容器的第一元素就是最大/最小值。
2、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类，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（堆顶弹出）。
3、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：
| 成员函数 | 函数作用 |
|---|---|
| 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 |
4、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priority_queue类实例化指定容器类，则使用vector。
5、需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。SLT中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，这写算法函数都需要传入迭代器区间。
priority_queue的使用
priority_queue通过Container容器存储，并且使用堆算法将容器造成逻辑上为对的结构，因此priority_queue就是堆。默认情况下priority_queue使用vector作为默认器，priority_queue为最大堆。
template <class T, class Container = vector<T>,
class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;
priority_queue的主要接口：
| 成员函数 | 函数作用 |
|---|---|
| priority_queue (InputIterator first, InputIterator last） | 构造一个空的优先队列 |
| 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() | 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 |
1、基本用法
#include 实现最小堆
priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>q2(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
// 通过传入泛函数less 实现最大堆
priority_queue<int, vector<int>, less<int>>q3(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
priority_queue<int> q4;
for(auto &e:arr)
{
q4.push(e);
}
while (!q1.empty())
{
cout << q1.top() << " ";
q1.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
2、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"<" 运算符重载。
class Date
{
friend struct LessPDate;
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& _cout, const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
return _cout;
}
void test_priority_queue2()
{
//priority_queue pq;
priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> pq;
pq.push(Date(2022, 3, 26));
pq.push(Date(2021, 10, 26));
pq.push(Date(2023, 3, 26));
while (!pq.empty())
{
cout << pq.top();
pq.pop();
}
cout << endl;
}
3、如果数据类型，不支持比较，或者比较的方式，不是你想要的那么可以自己实现仿函数，按照自己想要的方式去比较，控制比较逻辑。
struct LessPDate
{
bool operator()(const Date* d1, const Date* d2) const
{
//return *d1 < *d2;
return (d1->_year < d2->_year) ||
(d1->_year == d2->_year && d1->_month < d2->_month) ||
(d1->_year == d2->_year && d1->_month == d2->_month && d1->_day < d2->_day);
}
};
void test_priority_queue2()
{
priority_queue<Date*, vector<Date*>, LessPDate> pq;
pq.push(new Date(2022, 3, 26));
pq.push(new Date(2021, 10, 26));
pq.push(new Date(2023, 3, 26));
while (!pq.empty())
{
cout << *pq.top();
pq.pop();
}
cout << endl;
}
仿函数
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。仿函数比函数要优秀。
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
template<class T>
struct Greater {
bool operator()(const T& x, const T& y) const {
return x > y;
}
};
int main()
{
// Less->仿函数类型 less就叫函数对象
Less<int> lessi;
cout << lessi(1, 2) << endl;
cout << Less<int>()(1, 2) << endl;
cout << Less<double>()(1.1, 2.2) << endl;
return 0;
}
priority_queue的模拟实现
priority_queue的底层是用堆实现的，SLT源码用调用库函数的算法实现。我们主要学习如何实现priority_queue仿函数compare。
namespace BBQ
{
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T& x, const T& y) const
{
return x < y;
}
};
template<class T>
struct Greater {
bool operator()(const T& x, const T& y) const {
return x > y;
}
};
// 大的优先级高--大堆
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
class priority_queue
{
private:
// 向上调整
void adjust_up(size_t child)
{
Compare com;
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
//if(_con[child] > _con[parent]) 等价于 if(_con[parent] < _con[child])
if (com(_con[parent], _con[child]))
{
swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
//向下调整
void adjust_down(size_t parent)
{
Compare com;
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]))
{
swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
public:
priority_queue()
{}
template <class InputIterator>
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
:_con(first, last)
{
// 建堆
for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
{
adjust_down(i);
}
}
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
adjust_up(_con.size() - 1);
}
void pop()
{
//assert(!_con.empty());
swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
adjust_down(0);
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};