[转]: STL priority_queue 优先队列

 

刚开始学习算法不久，一些常用的算法工具还没有掌握，真是丢人！

前一段时间用到优先级队列时，都是自己手动通过最大堆或者最小堆来写一个，容易出错且耗时。接触到STL后，开始用map和set模拟一个优先级队列，但是总有一些小问题出现，发现STL功能强大，但我却几乎不懂。

今天终于决定使用STL提供的priority_queue，发现还挺好用，虽然很多人都称他效率不够高，但是使用起来很方便。下面就总结一下它的一般用法：

模板原型：

priority_queue<T,Sequence,Compare>

T:存放容器的元素类型

Sequence:实现优先级队列的底层容器，默认是vector<T>

Compare:用于实现优先级的比较函数，默认是functional中的less<T>

常用的操作如下：

empty()  如果优先队列为空，则返回真 
pop()  删除第一个元素 
push()  加入一个元素 
size()  返回优先队列中拥有的元素的个数 
top()  返回优先队列中有最高优先级的元素

但是在使用时必须注意：priority_queue放置元素时，不会判断元素是否重复。（因为在模板的第二个参数时顺序容器，不能保证元素的唯一性）

此外可以替代默认的Compare函数。下面用一个小例子说明一下：

 

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;
struct Node
{
    int f;
    bool operator<(const Node& node)const
    {
        return f>node.f;
    }
};
class cmp
{
    public:
    bool operator()( const Node & n1, const Node & n2) const
    {
        return n1<n2;
    }
};
int main()
{
    priority_queue< Node,vector<Node>,cmp > q;
    Node n1;
    n1.f = 5;
    Node n2;
    n2.f = 4;
    Node n3;
    n3.f = 2;
    Node n4;
    n4.f = 10;
    q.push(n1);
    q.push(n2);
    q.push(n3);
    q.push(n4);
    while(!q.empty())
    {
        cout<< q.top().f<<endl;
        q.pop();
    }
}

 

在自己实现Compare函数（函数对象）时，函数对象是中的参数如果是const类型，那么队列存放的元素（比如Node）的比较函数也一定要实现为const。因为函数对象在执行时通过其参数调用Node的比较函数。

 

另一简明说明 ：

在优先队列中，优先级高的元素先出队列。
标准库默认使用元素类型的<操作符来确定它们之间的优先级关系。
优先队列的第一种用法，也是最常用的用法：

priority_queue < int >  qi;

通过<操作符可知在整数中元素大的优先级高。
故示例1中输出结果为：9 6 5 3 2

第二种方法：
在示例1中，如果我们要把元素从小到大输出怎么办呢？
这时我们可以传入一个比较函数，使用functional.h函数对象作为比较函数。

priority_queue < int , vector < int > , greater < int >   > qi2;

其中
第二个参数为容器类型。
第二个参数为比较函数。
故示例2中输出结果为：2 3 5 6 9

第三种方法：
自定义优先级。

struct node
{
     friend  bool operator <  (node n1, node n2)
    {
         return  n1.priority  <  n2.priority;
    }
     int  priority;
     int  value;
};

在该结构中，value为值，priority为优先级。
通过自定义operator<操作符来比较元素中的优先级。
在示例3中输出结果为：
优先级  值
9          5
8          2
6          1
2          3
1          4
但如果结构定义如下：

struct node
{
     friend  bool operator >  (node n1, node n2)
    {
         return  n1.priority  >  n2.priority;
    }
     int  priority;
     int  value;
};

则会编译不过（G++编译器）
因为标准库默认使用元素类型的<操作符来确定它们之间的优先级关系。
而且自定义类型的<操作符与>操作符并无直接联系，故会编译不过。

//代码清单

 

#include<iostream>
#include<functional>
#include<queue>
using namespace std;
struct node
{
    friend bool operator< (node n1, node n2)
    {
        return n1.priority < n2.priority;
    }
    int priority;
    int value;
};
int main()
{
    const int len = 5;
    int i;
    int a[len] = {3,5,9,6,2};
    //示例1
    priority_queue<int> qi;
    for(i = 0; i < len; i++)
        qi.push(a[i]);
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        cout<<qi.top()<<" ";
        qi.pop();
    }
    cout<<endl;
    //示例2
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >qi2;
    for(i = 0; i < len; i++)
        qi2.push(a[i]);
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        cout<<qi2.top()<<" ";
        qi2.pop();
    }
    cout<<endl;
    //示例3
    priority_queue<node> qn;
    node b[len];
    b[0].priority = 6; b[0].value = 1; 
    b[1].priority = 9; b[1].value = 5; 
    b[2].priority = 2; b[2].value = 3; 
    b[3].priority = 8; b[3].value = 2; 
    b[4].priority = 1; b[4].value = 4; 

    for(i = 0; i < len; i++)
        qn.push(b[i]);
    cout<<"优先级"<<'/t'<<"值"<<endl;
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        cout<<qn.top().priority<<'/t'<<qn.top().value<<endl;
        qn.pop();
    }
    return 0;
}