【C++】-- STL容器适配器之priority_queue(一)

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简介: 【C++】-- STL容器适配器之priority_queue

一、什么是priority_queue

(1)priority_queue即优先级队列,是一种容器适配器,最大元素放在第一个。

(2)底层用堆实现,默认是大堆,因为默认大的优先级高,可随时插入元素,可快速查找最大元素,即优先级队列中第一个元素。

(3)优先级队列元素从特定容器的“尾部”弹出,其称为优先队列的顶部。

(4)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:

       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

(5)标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下,如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类,则使用vector,堆的物理结构是数组,所以优先级队列也是一个vector。

(6) 需要支持随机访问迭代器,以便始终在内部保持堆结构。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。

二、priority_queue的使用

优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器,在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构,因此priority_queue就是堆,所有需要用到堆的位置,都可以考虑使用priority_queue。

1.priority_queue的构造

priority_queue有两种构造方式:

(1)构造一个空的优先级队列

1. explicit priority_queue (const Compare& comp = Compare(),
2. const Container& ctnr = Container());//构造一个控的优先级队列

构造一个空的优先级队列pq1:

1. #include<iostream>
2. #include<queue>//队列
3. #include<vector>//数组
4. #include<functional>//比较符号,less 或 greater
5. 
6. using namespace std;
7. 
8. int main()
9. {
10.   priority_queue<int> pq1;//构造一个空的优先级队列
11. 
12.     pq1.push(3);//向优先级队列中插入元素
13.   pq1.push(1);
14.   pq1.push(6);
15.   pq1.push(12);
16.   pq1.push(7);
17. 
18. while (!pq1.empty())
19.   {
20.     cout << pq1.top() << endl;
21.     pq1.pop();
22.   }
23. }

(2)用迭代器区间构造一个优先级队列

1. template <class InputIterator>
2. priority_queue (InputIterator first, InputIterator last,
3. const Compare& comp = Compare(),
4. const Container& ctnr = Container());//用first和last之间的元素构造优先级队列

使用数组的迭代器区间构造一个优先级队列:

1.     vector<int> v;
2.  v.push_back(1);
3.  v.push_back(2);
4.  v.push_back(3);
5.  v.push_back(4);
6. 
7.  priority_queue<int> pq2(v.begin(), v.end()) ;//用v的迭代器区间构造pq2

以上都构造的是大堆,如何构造一个小堆呢?

可以使用如下模板构造:T是元素类型,Container 指定容器,Compare是元素比较方式,大于还是小于,默认为大于less,即大堆,如果想改成小堆,就用greater。

1. template <class T, class Container = vector<T>,
2. class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;

value_type被typedef为T,编译器编译的时候是没有vecto的,因为vector没有被实例化,所以编译器编译的时候不知道Container是vector,不知道value_type类型。

构造一个小堆:

1.     priority_queue<int,vector<int>,greater<vector<int>::value_type>> pq4;
2.  pq4.push(20);
3.  pq4.push(2);
4.  pq4.push(8);
5.  pq4.push(5);
6. 
7.  while (!pq4.empty())
8.  {
9.    cout << pq4.top() << endl;
10.     pq4.pop();
11.   }

 

2.push( )

向优先级队列中插入元素

void push (const value_type& val);//向优先级队列中插入元素

向pq3中插入元素:

1.     priority_queue<int> pq3;
2.  pq3.push(6);//向优先级队列中插入元素
3.  pq3.push(3);
4.  pq3.push(9);
5.  pq3.push(8);

3.pop( )

删除优先级队列第一个元素

void pop();//删除优先级队列第一个元素

删除pq3的第一个元素:

pq3.pop();//删除优先级队列第一个元素

4.size( )

返回优先级队列的元素个数

size_type size() const;//返回优先级队列的元素个数

返回pq3的元素个数

cout << pq3.size() << endl;//返回pq3的元素个数

5.empty( )

判断优先级队列是否为空

bool empty() const;//判断优先级队列是否为空

判断pq3是否为空

cout << pq3.empty() << endl;


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