三、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（默认的优先级队列）
优先级队列类似于堆，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（也是封装）
注：以大堆为例
总结：
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
2、priority_queue的使用
#include <vector> #include <queue> #include <functional> // greater算法的头文件 void TestPriorityQueue() { // 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较 vector<int> v{ 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 }; priority_queue<int> q1; for (auto& e : v) q1.push(e); cout << q1.top() << endl; // 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2(v.begin(), v.end()); cout << q2.top() << endl; // 堆排序输出数据 while (!q1.empty()) { cout << q1.top() << " "; q1.pop(); }cout << endl; while (!q2.empty()) { cout << q2.top() << " "; q2.pop(); }cout << endl; }
注意：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
- 示例：
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 TestPriorityQueue2() { // 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(2021, 10, 19)); q1.push(Date(2021, 10, 29)); q1.push(Date(2021, 12, 16)); q1.push(Date(2021, 8, 18)); q1.push(Date(2021, 9, 15)); 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(2021, 10, 19)); q2.push(Date(2021, 10, 29)); q2.push(Date(2021, 12, 16)); q2.push(Date(2021, 8, 18)); q2.push(Date(2021, 9, 15)); cout << q2.top() << endl; while (!q1.empty()) { cout << q1.top() << " "; q1.pop(); }cout << endl; while (!q2.empty()) { cout << q2.top() << " "; q2.pop(); }cout << endl; }
四、容器适配器
- 概念：
适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)
该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口
也就是将容器将其接口进行适当封装来得到想要的功能和特性
stack/queue/priority_queue的底层结构：
虽然stack和queue中也可以存放元素，但在STL中并没有将其划分在容器的行列，而是将其称容器适配器
因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装（STL中stack和queue默认使用deque，priority_queue则使用了vector来封装实现其特性）
示图：
