• 优先队列的实现原理



    前言

    提示:本文用C++实现了优先队列:


    一、优先队列的优点

    优先队列(priority queue)可以在 O(1) 时间内获得最大值,并且可以在 O(log n) 时间内取出
    最大值或插入任意值。

    二、具体实现方法

    优先队列常常用堆(heap)来实现。堆是一个完全二叉树,其每个节点的值总是大于等于子
    节点的值。实际实现堆时,我们通常用一个数组而不是用指针建立一个树。这是因为堆是完全二
    叉树,所以用数组表示时,位置 i 的节点的父节点位置一定为 i/2,而它的两个子节点的位置
    又一定分别为 2i+1 和 2i+2。


    以下是堆的实现方法,其中最核心的两个操作是上浮swim和下沉sink:如果一个节点比父节点大,那
    么需要交换这个两个节点;交换后还可能比它新的父节点大,因此需要不断地进行比较和交换操
    作,我们称之为上浮;类似地,如果一个节点比父节小,也需要不断地向下进行比较和交换操作,
    我们称之为下沉。如果一个节点有两个子节点,我们总是交换最大的子节点。

    代码

    代码如下:

    
    /*
    快速获得最大值的优先队列  
    将heap[]的大于小于号互换即可得到最小值的优先队列
    */
    #define N 1000
    vector<int> heap;
    
    //上浮
    void swim(int pos)
    {
    	while (pos > 0 && heap[pos/2] < heap[pos]) //父小于子
    	{
    		swap(heap[pos/2], heap[pos]); //父子交换
    		pos = pos / 2;                //以父为子
    	}
    }
    
    //下沉
    void sink(int pos)
    {
    	while (2 * pos + 1 <= N) //子节点不溢出
    	{
    		int i = 2 * pos + 1; //i为pos的左儿子
    		// i不越界    左儿子小于右儿子   那就让右儿子和pos比较
    		if (i < N && heap[i] < heap[i+1]) ++i;
    		//如果pos已经大于i的节点值  就不用交换了直接break
    		if (heap[pos] >= heap[i]) break;
    		swap(heap[pos], heap[i]);  //否则就交换
    		pos = i; //更新pos为i
    	}
    }
    
    //插入任意值: 把要插入的数放在最后一位,然后swim
    void push(int k)
    {
    	heap.push_back(k);
    	swim(heap.size() - 1);
    }
    
    //删除最大值(根): 把最后一个数字挪到开头,然后sink
    void pop()
    {
    	heap[0] = heap.back();
    	heap.pop_back();
    	sink(0);
    }
    
    //获得最大值(根)
    int top()
    {
    	return heap[0];
    }
    
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    总结

    这里实现的是能快速获得最大值的优先队列,如果将算法中的大于小于号适当互换,就可以实现快速获得最小值的优先队列,当然,库中已经有了现成的priority_queue供我们使用
    C++ priority_queue(STL priority_queue)用法详解

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/Gundam103/article/details/126214284