一、priority_queue的介绍和使用
1、priority_queue的介绍
- 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
- 此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。
- 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部。
- 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
- 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。
- 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。
2、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。注意：
默认情况下priority_queue是大堆。
- 默认情况下，priority_queue是大堆
2、如果要建小堆，需要改变条件
3、如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) : _year(year) , _month(month) , _day(day) {} bool operator<(const Date& d)const { return (_year < d._year) || (_year == d._year && _month < d._month) || (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day); } bool operator>(const Date& d)const { return (_year > d._year) || (_year == d._year && _month > d._month) || (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day); } friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d) { _cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day; return _cout; } private: int _year; int _month; int _day; }; void TestPriorityQueue() { // 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载 priority_queue<Date> q1; q1.push(Date(2018, 10, 29)); q1.push(Date(2018, 10, 28)); q1.push(Date(2018, 10, 30)); cout << q1.top() << endl; // 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载 priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2; q2.push(Date(2018, 10, 29)); q2.push(Date(2018, 10, 28)); q2.push(Date(2018, 10, 30)); cout << q2.top() << endl; }
二、priority_queue的模拟实现
1、无仿函数
namespace bit { template<class T , class Container =vector<int>> class priority_queue { public: void adjust_up(int child) { int parent = (child - 1) / 2; while (child > 0) { if (_con[parent] < _con[child]) { swap(_con[parent], _con[child]); child = parent; parent = (child - 1) / 2; } else { break; } } } void push(const T& x) { _con.push_back(x); adjust_up(_con.size() - 1); } void adjust_down(int parent) { int child = parent * 2 + 1; while (child < _con.size()) { if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child]) { ++child; } if (_con[parent] < _con[child]) { swap(_con[parent], _con[child]); parent = child; child = parent * 2 + 1; } else { break; } } } void pop() { swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]); _con.pop_back(); adjust_down(0); } bool empty() { return _con.empty(); } const T& top() { return _con[0]; } private: Container _con; }; }
2、带仿函数
namespace bit { template<class T , class Container =vector<int>,class Compare=Less<T>> class priority_queue { public: void adjust_up(int child) { Compare com; int parent = (child - 1) / 2; while (child > 0) { if (com(_con[parent], _con[child])) { swap(_con[child], _con[parent]); child = parent; parent = (child - 1) / 2; } else { break; } } } void push(const T& x) { _con.push_back(x); adjust_up(_con.size() - 1); } void adjust_down(int parent) { Compare com; size_t child = parent * 2 + 1; while (child < _con.size()) { if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])) { ++child; } if (com(_con[parent], _con[child])) { swap(_con[child], _con[parent]); parent = child; child = parent * 2 + 1; } else { break; } } } void pop() { swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]); _con.pop_back(); adjust_down(0); } bool empty() { return _con.empty(); } const T& top() { return _con[0]; } private: Container _con; }; } int main() { bit::priority_queue<int,vector<int>,Less<int>> v; v.push(1); v.push(9); v.push(8); while (!v.empty()) { cout << v.top() << " "; v.pop(); } return 0; }
