priority_queue的介绍和使用

priority_queue的介绍

原文priority_queue的介绍
1、priority_queue是一个堆，它存储的容器的第一元素就是最大/最小值。
2、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（堆顶弹出）。
3、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：

4、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priority_queue类实例化指定容器类，则使用vector。
5、需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。SLT中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，这写算法函数都需要传入迭代器区间。

priority_queue的使用

priority_queue通过Container容器存储，并且使用堆算法将容器造成逻辑上为对的结构，因此priority_queue就是堆。默认情况下priority_queue使用vector作为默认器，priority_queue为最大堆。

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

priority_queue的主要接口：

1、基本用法

#include      // std::cout
#include     // std::make_heap, std::pop_heap, std::push_heap, std::sort_heap
#include        // std::vector
#include
#include
#include
using namespace std;
int main() {
    int arr[] = {10,2,4,22,44,5,7,8,3,14};
	// 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较
    priority_queue<int>q1(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
	//  通过传入泛函数greater 实现最小堆
    priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>q2(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
	//  通过传入泛函数less 实现最大堆
	priority_queue<int, vector<int>, less<int>>q3(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	
	 priority_queue<int> q4;
	 for(auto &e:arr)
	 {
	 	q4.push(e);
	 }

	while (!q1.empty())
	{
		cout << q1.top() << " ";
		q1.pop();
	}
	cout << endl;
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

2、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"<" 运算符重载。

class Date
{
	friend struct LessPDate;
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);
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return _cout;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37

void test_priority_queue2()
{
	//priority_queue pq;
	priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> pq;

	pq.push(Date(2022, 3, 26));
	pq.push(Date(2021, 10, 26));
	pq.push(Date(2023, 3, 26));

	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top();
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

3、如果数据类型，不支持比较，或者比较的方式，不是你想要的那么可以自己实现仿函数，按照自己想要的方式去比较，控制比较逻辑。

struct LessPDate
{
	bool operator()(const Date* d1, const Date* d2) const
	{
		//return *d1 < *d2;
		return (d1->_year < d2->_year) ||
			(d1->_year == d2->_year && d1->_month < d2->_month) ||
			(d1->_year == d2->_year && d1->_month == d2->_month && d1->_day < d2->_day);
	}
};

void test_priority_queue2()
{
	priority_queue<Date*, vector<Date*>, LessPDate> pq;

	pq.push(new Date(2022, 3, 26));
	pq.push(new Date(2021, 10, 26));
	pq.push(new Date(2023, 3, 26));

	while (!pq.empty())
	{
		cout << *pq.top();
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

仿函数

仿函数（Functor）又称为函数对象（Function Object）是一个能行使函数功能的类。仿函数的语法几乎和我们普通的函数调用一样，不过作为仿函数的类，都必须重载operator()运算符。因为调用仿函数，实际上就是通过类对象调用重载后的operator()运算符。仿函数比函数要优秀。

template<class T>
struct Less
{
	bool operator()(const T& x, const T& y) const
	{
		return x < y;
	}
};

template<class T>
struct Greater {
	bool operator()(const T& x, const T& y) const {
		return x > y;
	}
};

int main()
{
	// Less->仿函数类型 less就叫函数对象
	Less<int> lessi;
	cout << lessi(1, 2) << endl;
	cout << Less<int>()(1, 2) << endl;
	cout << Less<double>()(1.1, 2.2) << endl;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

priority_queue的模拟实现

priority_queue的底层是用堆实现的，SLT源码用调用库函数的算法实现。我们主要学习如何实现priority_queue仿函数compare。

namespace BBQ
{

	template<class T>
	struct Less
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y) const
		{
			return x < y;
		}
	};
	template<class T>
	struct Greater {
		bool operator()(const T& x, const T& y) const {
			return x > y;
		}
	};

	// 大的优先级高--大堆
	template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	private:
		// 向上调整
		void adjust_up(size_t child)
		{
			Compare com;
			size_t parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//if(_con[child] > _con[parent]) 等价于 if(_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		//向下调整
		void adjust_down(size_t parent)
		{
			Compare com;

			size_t child = (parent * 2) + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}

				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

	public:
		priority_queue()
		{}

		template <class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first, last)
		{
			// 建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
			{
				adjust_down(i);
			}
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			adjust_up(_con.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
			//assert(!_con.empty());
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118