【C++ STL】细数C++ STL 的那些事 -- priority_queue(优先队列)
一，概述
priority_queue是拥有权值观念的queue，它允许加入新元素，移除旧元素。调用 STL里面的 make_heap(), pop_heap(), push_heap() 算法实现，也算是堆的另外一种形式。但它是一个queue所以只允许在底端加入元素，在顶端移除元素。
排序：按照权值大小顺序排序，而不是按照push 进去的顺序排序。权值高者排在前面，权值低者排在后面。
允许以任何大小顺序插入到优先队列，但取出时是按照权值大小取。
二，heap（堆）简介
1）采用vector存储，是一颗完全二叉树（complete binary tree）的形式。
heap分为 max_heap 和 min_heap，前者最大权值在根，后者最小权值在根。
2）建立堆过程
vector中元素先调整为堆的形式。
插入元素时，将元素放到vector 的最后面end()，然后上溯调整堆。
3）heap算法 // #include <algorithm>
make_heap(first,last) //初建堆
push_heap(first,last) //插入元素，并调整为堆
pop_heap(first,last) //弹出元素，并调整为堆
sort_heap(first,last) //堆排序
4）示例
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv) {
int ia[9]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
vector<int> ivec(ia,ia+9);
make_heap(ivec.begin(),ivec.end()); //#include <algorithm>
for(int i=0;i<ivec.size();++i)
cout<<ivec[i]<<" ";
cout<<endl;
ivec.push_back(7);
push_heap(ivec.begin(),ivec.end());
for(int i=0;i<ivec.size();++i)
cout<<ivec[i]<<" ";
cout<<endl;
pop_heap(ivec.begin(),ivec.end());
cout<<ivec.back()<<endl; //返回刚刚弹出的堆顶
ivec.pop_back(); //将最后一个元素弹出数组
for(int i=0;i<ivec.size();++i)
cout<<ivec[i]<<" ";
cout<<endl;
sort_heap(ivec.begin(),ivec.end());
for(int i=0;i<ivec.size();++i)
cout<<ivec[i]<<" ";
cout<<endl;
return 0;
}
三，priority_queue 实例
#include <queue>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv) {
int ia[9]={1,2,4,3,6,5,9,8,7};
priority_queue<int> ipq(ia,ia+9);
cout<<"size:"<<ipq.size()<<endl;
for(int i=0;i<ipq.size();++i)
cout<<ipq.top()<<" ";
cout<<endl;
while(!ipq.empty())
{
cout<<ipq.top()<<" ";
ipq.pop();
}
return 0;
}
2）自己实现priority_queue
STL里面的 priority_queue 写法与此相似，只是增加了模板及相关的迭代器
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
class priority_queue
{
private:
vector<int> data;
public:
void push( int t ){
data.push_back(t);
push_heap( data.begin(), data.end());//将动态数组vector中元素 建立成堆
}
void pop(){
pop_heap( data.begin(), data.end() ); //弹出堆顶元素，并调整堆
data.pop_back();
}
int top() { return data.front(); }
int size() { return data.size(); }
bool empty() { return data.empty(); }
};
int main()
{
priority_queue test;
test.push( 3 );
test.push( 5 );
test.push( 2 );
test.push( 4 );
while( !test.empty() ){
cout << test.top() << endl;
test.pop(); }
return 0;
}
3）STL里面默认用的是 vector. 比较方式默认用 operator< , 所以如果你把后面俩个参数缺省的话，优先队列就是大顶堆，队头元素最大。如果要用到小顶堆，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小顶堆
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main(){
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q;
for( int i= 0; i< 10; ++i ) q.push( rand() );
while( !q.empty() ){
cout << q.top() << endl;
q.pop();
}
return 0;
}
4）对于自定义类型，则必须自己重载 operator< 或者自己写仿函数
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstdlib>
using namespace std;
struct Node{
int x, y;
Node( int a= 0, int b= 0 ):x(a), y(b) {} //初始化
};
bool operator<( Node a, Node b ){
if( a.x== b.x )
return a.y> b.y;
else
return a.x> b.x;
}
int main(){
priority_queue<Node> q;
for( int i= 0; i< 10; ++i )
q.push( Node( rand(), rand() ) );
while( !q.empty() ){
cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
q.pop();
}
return 0;
}
5）自定义类型重载 operator< 后，声明对象时就可以只带一个模板参数。但此时不能像基本类型这样声明priority_queue<Node, vector<Node>, greater<Node> >; 原因是 greater<Node> 没有定义，如果想用这种方法定义则可以按如下方式:
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
struct Node{
int x, y;
Node( int a= 0, int b= 0 ):
x(a), y(b) {}
};
struct cmp{
bool operator() ( Node a, Node b ){
if( a.x== b.x ) return a.y> b.y;
return a.x> b.x; }
};
int main(){
priority_queue<Node, vector<Node>, cmp> q;
for( int i= 0; i< 10; ++i )
q.push( Node( rand(), rand() ) );
while( !q.empty() ){
cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
q.pop();
}
getchar();
return 0;
}