STL系列之五 priority_queue 优先级队列

本文系转载，原文地址：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6976468

priority_queue 优先级队列是一个拥有权值概念的单向队列queue，在这个队列中，所有元素是按优先级排列的（也可以认为queue是个按进入队列的先后做为优先级的优先级队列——先进入队列的元素优先权要高于后进入队列的元素）。在计算机操作系统中，优先级队列的使用是相当频繁的，进线程调度都会用到。在STL的具体实现中，priority_queue也是以别的容器作为底部结构，再根据堆的处理规则来调整元素之间的位置。下面给出priority_queue的函数列表和VS2008中priority_queue的源代码，本文中与heap有关的函数参见《STL系列之四 heap 堆》。

priority_queue函数列表

函数	描述      by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
构造析构
priority_queue <Elem> c	创建一个空的queue 。 注：priority_queue构造函数有7个版本，请查阅MSDN
数据访问与增减
c.top()	返回队列头部数据
c.push(elem)	在队列尾部增加elem数据
c.pop()	队列头部数据出队
其它操作
c.empty()	判断队列是否为空
c.size()	返回队列中数据的个数

可以看出priority_queue的函数列表与栈stack的函数列表是相同的。

 

VS2008中priority_queue 优先级队列的源代码

友情提示：初次阅读时请注意其实现思想，不要在细节上浪费过多的时间

 

 //VS2008中 priority_queue的定义 MoreWindows整理( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
 template<class _Ty, class _Container = vector<_Ty>, class _Pr = less<typename _Container::value_type> > //默认以vector为容器的
 class priority_queue
 {   // priority queue implemented with a _Container
 public:
     typedef _Container container_type;
     typedef typename _Container::value_type value_type;
     typedef typename _Container::size_type size_type;
     typedef typename _Container::reference reference;
     typedef typename _Container::const_reference const_reference;

     priority_queue() : c(), comp()
     {   // construct with empty container, default comparator
     }

     explicit priority_queue(const _Pr& _Pred) : c(), comp(_Pred)
     {   // construct with empty container, specified comparator
     }

     priority_queue(const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred)
     {   // construct by copying specified container, comparator
         make_heap(c.begin(), c.end(), comp); //参见《STL系列之四 heap 堆的相关函数》
     }

     template<class _Iter>
     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last) : c(_First, _Last), comp()
     {   // construct by copying [_First, _Last), default comparator
         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
     }

     template<class _Iter>
     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred) : c(_First, _Last), comp(_Pred)
     {   // construct by copying [_First, _Last), specified comparator
         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
     }

     template<class _Iter>
     priority_queue(_Iter _First, _Iter _Last, const _Pr& _Pred, const _Container& _Cont) : c(_Cont), comp(_Pred)
     {   // construct by copying [_First, _Last), container, and comparator
         c.insert(c.end(), _First, _Last);
         make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
     }

     bool empty() const
     {   // test if queue is empty
         return (c.empty());
     }

     size_type size() const
     {   // return length of queue
         return (c.size());
     }

     const_reference top() const
     {   // return highest-priority element
         return (c.front());
     }

     reference top()
     {   // return mutable highest-priority element (retained)
         return (c.front());
     }

     void push(const value_type& _Pred)
     {   // insert value in priority order
         c.push_back(_Pred);
         push_heap(c.begin(), c.end(), comp);
     }

     void pop()
     {   // erase highest-priority element
         pop_heap(c.begin(), c.end(), comp);
         c.pop_back();
     }

 protected:
     _Container c;   // the underlying container
     _Pr comp;   // the comparator functor
 };

下面先给出优级先级队列的使用范例。

 //优先级队列 priority_queue by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
 // 支持 empty() size() top() push() pop() 与stack的操作函数全部一样
 //by MoreWindows
 #include <queue>
 #include <list>
 #include <cstdio>
 using namespace std;
 int main()
 {
     //优先级队列默认是使用vector作容器。
     priority_queue<int> a;
     priority_queue<int, list<int>> b; //可以这样声明，但无法使用
     int i;
     //压入数据
     for (i = 0; i < 10; i++)
     {
         a.push(i * 2 - 5);
         //b.push(i); //编译错误
     }
     //优先级队列的大小
     printf("%d\n", a.size());
     //取优先级队列数据并将数据移出队列
     while (!a.empty())
     {
         printf("%d ", a.top());
         a.pop();
     }
     putchar('\n');
     return 0;
 }

下面程序是针对结构体的，对数据的比较是通过对结构体重载operator()。

程序功能是模拟排队过程，每人有姓名和优先级，优先级相同则比较姓名，开始有5个人进入队列，然后队头2个人出队，再有3个人进入队列，最后所有人都依次出队，程序会输出离开队伍的顺序。

 //by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
 #include <queue>
 #include <cstring>
 #include <cstdio>
 using namespace std;
 //结构体
 struct Node
 {
     char szName[20];
     int  priority;
     Node(int nri, char *pszName)
     {
         strcpy(szName, pszName);
         priority = nri;
     }
 };
 //结构体的比较方法 改写operator()
 struct NodeCmp
 {
     bool operator()(const Node &na, const Node &nb)
     {
         if (na.priority != nb.priority)
             return na.priority <= nb.priority;
         else
             return strcmp(na.szName, nb.szName) > 0;
     }
 };
 void PrintfNode(Node &na)
 {
     printf("%s %d\n", na.szName, na.priority);
 }
 int main()
 {
     //优先级队列默认是使用vector作容器，底层数据结构为堆。
     priority_queue<Node, vector<Node>, NodeCmp> a;

     //有5个人进入队列
     a.push(Node(5, "小谭"));
     a.push(Node(3, "小刘"));
     a.push(Node(1, "小涛"));
     a.push(Node(5, "小王"));

     //队头的2个人出队
     PrintfNode(a.top());
     a.pop();
     PrintfNode(a.top());
     a.pop();
     printf("--------------------\n");

     //再进入3个人
     a.push(Node(2, "小白"));
     a.push(Node(2, "小强"));
     a.push(Node(3, "小新"));

     //所有人都依次出队
     while (!a.empty())
     {
         PrintfNode(a.top());
         a.pop();
     }

     return 0;
 }

结构体Node改成类

class Node
{
public:
	Node(int nri, char *pszName)
	{
		strcpy(szName, pszName);
		priority = nri;
	}
	char* GetName();
	int   GetPriority();
	char* GetName() const;
	int   GetPriority() const;

private:
	char szName[20];
	int  priority;
};
char* Node::GetName()
{
	return szName;
}
int   Node::GetPriority()
{
	return priority;
}
char* Node::GetName() const
{
	return (char*)szName;
}
int   Node::GetPriority() const
{
	return priority;
}
inline bool operator < (const Node &na, const Node &nb)
{
	if (na.GetPriority() != nb.GetPriority())
		return na.GetPriority() <= nb.GetPriority();
	else
		return strcmp(na.GetName(), nb.GetName()) > 0;
}