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STL之priority_queue的用法

2024-08-09 06:15:02   221人阅读

priority_queue的用法：这里先将一下STL里面的heap（堆），再来将如何使用heap来实现优先队列
    在STL里面：

下面介绍STL中与堆相关的4个函数——建立堆make_heap()，在堆中添加数据push_heap()，在堆中删除数据pop_heap()和堆排序sort_heap()：

头文件 #include <algorithm>

下面的_First与_Last为可以随机访问的迭代器（指针），_Comp为比较函数（仿函数），其规则——如果函数的第一个参数小于第二个参数应返回true，否则返回false。

建立堆

make_heap(_First, _Last, _Comp)

默认是建立最大堆的。对int类型，可以在第三个参数传入greater<int>()得到最小堆。


在堆中添加数据

push_heap (_First, _Last)

要先在容器中加入数据，再调用push_heap ()

 

在堆中删除数据

pop_heap(_First, _Last)

要先调用pop_heap()再在容器中删除数据

 

堆排序

sort_heap(_First, _Last)

排序之后就不再是一个合法的heap了


优先队列priority_queue是调用 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。这里我们先写一个用 STL 里面堆算法实现的与真正的STL里面的 priority_queue用法相似的priority_queue， 以加深对优先队列的理解：代码如下：
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<queue>
using namespace std;

class my_priority_queue
{
private: 
	vector<int> data;

public:
	void push(int t)
	{
		//加入新数据 先在容器中加入，再调用push_heap()
		data.push_back(t);
		push_heap(data.begin(), data.end());
	}

	void pop()
	{
		//删除数据  要先调用pop_heap()，再在容器中删除 
		pop_heap(data.begin(), data.end());
		data.pop_back();
	}

	int top() { return data.front(); }
	int size() { return data.size(); }
	bool empty() { return data.empty(); }
};

int main()
{
	my_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;
}
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什么的。 
priority_queue 对于基本类型的使用方法相对简单。他的模板声明带有三个参数:
priority_queue<Type, Container, Functional>
其中Type 为数据类型， Container 为保存数据的容器，Functional 为元素比较方式。
Container 必须是用数组实现的容器，比如 vector, deque 但不能用 list.
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。
#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main(){
	priority_queue<int> q;

	for (int i = 0; i< 10; ++i) q.push(rand());
	while (!q.empty()){
		cout << q.top() << endl;
		q.pop();
	}

	getchar();
	return 0;
}
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<algorithm>
#include <functional>
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();
	}

	getchar();
	return 0;
}
对于自定义类型，则必须自己重载 operator< 或者自己写仿函数：如下面自定义的结构体类型，必须重载比较函数，如何不重载，则不能通过编译：
#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

struct Node{
	int x, y;
	Node(int a = 0, int b = 0) :
		x(a), y(b) {}
};

bool operator<(Node a, Node b)
{
	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;
}

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:
//下面代码实现的是一个小顶堆
#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();
	}

	return 0;
}
ps:如果重载operator > 可直接使用priority_queue<Node,vector<Node>,greater<Node>>


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