目录

一、 优先级队列的介绍

二、优先级队列的使用

2.1 建大堆 less

2.2 建小堆 greater

2.3 详解 greater 与 less

三、 priority_queue 的模拟实现 

3.1 编写框架 

3.2 编写简单函数

3.2 进堆 向上调整

3.3 出堆 向下调整

四、完整代码 

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一、 优先级队列的介绍

1. 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。
2. 其内容类似于堆，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)。
3. 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。
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
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。
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、优先级队列的使用

优先级队列的传入参数有三个，分别是对象类型 T ，默认构造容器 Container ， 比较方式  Compare ，从下图可以看出，后两个参数都有缺省值，当要改变堆中的比较方式时，要记得传入第二个模板参数！

2.1 建大堆 less

首先，优先级队列的首元素默认是最大的，如下图是默认情况下的对顶元素是堆中的最大值，库中默认缺省值为 less 。

2.2 建小堆 greater

但是，类似于 qsort 函数，可以提供特定的方式以达到特定的需求，如下，库中提供的 greater 可以使堆顶元素变为最小值：

除了上面实例化对象时的构造方式，可以在实例化对象时就传入参数：

vector<int> v = { 2, 9, 1, 6, 7, 4, 0 };	
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2(v.begin(), v.end());

2.3 详解 greater 与 less

在C++中，std::greater 和 std::less 实际上是函数对象（也称为仿函数或者functors），而非简单的函数。一个函数对象是任何提供了函数调用运算符（operator()）的对象。
这意味着，对象行为类似于函数：可以通过提供参数列表并使用圆括号语法来"调用"它。

 下面直接来看一下 greater 与 less 的底层实现：

    template<class T>struct greater{bool operator()(T& left, T& right){return left > right;}};template<class T>struct less{bool operator()(T& left, T& right){return left < right;}};

这样对于实例化对象时传入的 greater 或 less 就有了比较清晰的认识，而这也是不需要传入参数的原因，它们压根就不是个函数，而只是个对 () 的操作符重载。

这里先提一下下面的向上调整：

可以看到这里类似使用函数调用，但其实是创建了匿名类。

三、 priority_queue 的模拟实现 

3.1 编写框架 

如下，首先搭建一个框架：

    template<class T>struct greater{bool operator()(T& left, T& right){return left > right;}};template<class T>struct less{bool operator()(T& left, T& right){return left < right;}};template <class T, class Container = std::vector<T>, class Compare = less<T> >class my_priority_queue{public:my_priority_queue(){_con();}void push(T x){}void pop(){}size_t size(){}bool empty(){}// 堆顶元素不允许修改，因为：堆顶元素修改可以会破坏堆的特性const T& top() const{}private:Container _con;};

3.2 编写简单函数

从对 priority_queue 的介绍得知，有几个函数都是很好写的：

        size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}// 堆顶元素不允许修改，因为：堆顶元素修改可以会破坏堆的特性const T& top() const{return _con.front();}

3.2 进堆 向上调整

但是， push 和 pop 会更复杂一些，这涉及到对堆内容的调整，调整的方法和 C语言 中堆的向上与向下调整算法大致相同，下面以 less 建大堆举例：

		void AdjustUp(int child){int father = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (Compare()(_con[father], _con[child])){swap(_con[child], _con[father]);child = father;father = (child - 1) / 2;}elsereturn;}}void push(T x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}

暂时先组略的用调试的方法对照的看一下：

3.3 出堆 向下调整

		void AdjustDown(){int father = 0;int child = father * 2 + 1;while(child < _con.size()){	if (child + 1 < _con.size() && Compare()(_con[child], _con[child + 1])) child += 1;if (_con[father] < _con[child]){swap(_con[father], _con[child]);father = child;child = father * 2 + 1;}elsereturn;}}void pop(){if (_con.empty()) return;swap(_con.front(), _con.back());_con.pop_back();AdjustDown();}

四、完整代码 

#include <iostream>
#include<vector>
using namespace std;
namespace Flash
{template<class T>struct greater{bool operator()(T& left, T& right){return left > right;}};template<class T>struct less{bool operator()(T& left, T& right){return left < right;}};template <class T, class Container = std::vector<T>, class Compare = less<T> >class my_priority_queue{public:my_priority_queue() : _con(){}void push(T x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}void pop(){if (_con.empty()) return;swap(_con.front(), _con.back());_con.pop_back();AdjustDown();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}// 堆顶元素不允许修改，因为：堆顶元素修改可以会破坏堆的特性const T& top() const{return _con.front();}private:void AdjustUp(int child){int father = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (Compare()(_con[father], _con[child])){swap(_con[child], _con[father]);child = father;father = (child - 1) / 2;}elsereturn;}}void AdjustDown(){int father = 0;int child = father * 2 + 1;while(child < _con.size()){	if (child + 1 < _con.size() && Compare()(_con[child], _con[child + 1])) child += 1;if (_con[father] < _con[child]){swap(_con[father], _con[child]);father = child;child = father * 2 + 1;}elsereturn;}}private:Container _con;};void test_push(){my_priority_queue<int> mpq;mpq.push(3);mpq.push(2);mpq.push(5);mpq.push(1);mpq.push(4);}void test_pop(){my_priority_queue<int> mpq;mpq.push(3);mpq.push(2);mpq.push(5);mpq.push(1);mpq.push(4);while (!mpq.empty()){cout << mpq.top() << endl;mpq.pop();}}
}