C++中的priority_queue和deque以及适配器

C++中的priority_queue和deque

  • 一丶 priority_queue
    • 1.1 priority_queue的介绍
    • 1.2 priority_queue的使用
    • 1.3 priority_queue的模拟实现
  • 二丶 deque
    • 2.1 deque的简单介绍
    • 2.2 deque的缺陷
    • 2.3 为什么要选择deque作为stack和queue的迭代器
  • 三丶 容器适配器
    • 3.1 什么是适配器
    • 3.2 STL标准库种stack和queue的底层结构

一丶 priority_queue

1.1 priority_queue的介绍

priority_queue的文档介绍

关于priority_queue:

1.优先级队列是一种容器适配器,它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.次上下文类似于,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,它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来访问,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():在容器的尾部插入元素
  • pop_back(): 删除容器尾部元素

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自动调用算法函数make_heap丶push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

注意:priority_queue的头文件是<queue>

1.2 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

函数声明接口说明
priority_queue()构造一个空的优先级队列
priority_queue(first, last)利用迭代器区间来构造一个优先级队列
empty()检测优先级队列是否为空,是返回true,否则返回false
top()返回优先级队列中最大(最小)元素,即堆顶元素
push(x)在优先级队列中插入元素x,插入后优先级队列会自动调整
pop()删除优先级队列中最大(最小)元素,即堆顶元素,删除完后优先级队列会自动调整

【注意】
1.默认情况下,priority_queue是大堆。
可以通过仿函数来实现小堆。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件using namespace std;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;//此时自堆顶(下标为0)到堆末尾(下标为size()-1)依此为9 8 7 6 5 4 3 2 1 0//默认为大堆顶for (auto& e : v){cout << q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;cout << 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;for (auto& e : v){cout << q2.top() << " ";q2.pop();}cout << endl;}int main()
{TestPriorityQueue();return 0;
}

2.如果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。(即提供可以比较大小的符合重载实现)。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
//
using namespace std;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;
}

1.3 priority_queue的模拟实现

通过堆priority_queue的底层结构就是堆,因此此处只需对堆进行通用的封装即可。

Priority_queue.h

#pragma once#include <vector>namespace bit
{//仿函数小于template <class T>class myless{public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}};//仿函数大于template <class T>class mygreater{public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}};//Compare -- 仿函数 通过只传递不同的仿函数对象 达到只传参就能修改功能和需求的目的template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = myless<T>>class priority_queue{public://提供个默认构造 priority_queue() = default;template <class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);++first; }//建堆 //从倒数第一个非叶子结点开始 向下调整 直至根节点向下调整完毕for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--){adjust_down(i);}}//向上调整 构建大顶堆void adjust_up(int child){Compare comfunc;//由子节点求取得父节点:子节点-1然后除2int parent = (child - 1) / 2;//构建大堆//循环和结束条件:当子节点不为根结点时和当满足父节点大于子节点时while (child > 0){//当父节点小于子节点时  需要进行交换//if (_con[parent] < _con[child])if (comfunc(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);//更新当前父节点的位置 使其成为新的子节点//然后继续向上调整child = parent;parent = (child - 1) / 2;}//当父节点大于子节点时 可以直接breakelse{break;}}}void push(const T& x){_con.push_back(x);adjust_up(_con.size() - 1);}//删除时 需要自上而下 调整整个堆void adjust_down(int parent){Compare comfunc;int child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && comfunc(_con[child], _con[child + 1])){++child;}if (comfunc(_con[parent], _con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}//pop的是优先级最高的元素void pop(){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;};}

Test.cpp

#include <iostream>
#include <queue>	//标准库中的priority_queue是在头文件queue中的 
using namespace std;
#include <algorithm>
#include "Priority_Queue.h" void test_priority_queue()
{vector<int> v = { 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };/*priority_queue<int> q1;for (auto& e : v)q1.push(e);*///迭代器区间//priority_queue<int> q1(v.begin(), v.end());对普通数组也可以(连续的物理空间)int a[] = { 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };//priority_queue<int> q1(a, a+sizeof(a)/sizeof(int));//切换成小堆 要利用仿函数        仿函数->greater<int>> q1priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q1(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));//这个地方可能看上去有点奇怪  greate生成的是小堆while (!q1.empty()){cout << q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;}void test_Mypriority_queue()
{vector<int> v = { 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };/*priority_queue<int> q1;for (auto& e : v)q1.push(e);*///迭代器区间//priority_queue<int> q1(v.begin(), v.end());对普通数组也可以(连续的物理空间)int a[] = { 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };//bit::priority_queue<int> q1(a, a+sizeof(a)/sizeof(int));//切换成小堆 要利用仿函数bit::priority_queue<int, vector<int>, bit::mygreater<int>> q1(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));//这个地方可能看上去有点奇怪  greate生成的是小堆while (!q1.empty()){cout << q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;}int main()
{//标准库中的test_priority_queue();//我们自行模拟实现的test_Mypriority_queue();return 0;
}

二丶 deque

2.1 deque的简单介绍

deque(双端队列):是一种双开口的"连续"空间的数据结构。双开口的含义是:可以在头尾两端进行插入和删除操作,且时间复杂度为O(1),与vector比较,头插效率高,而且不需要搬移元素;与list比较,空间利用率比较高。
deque概念图
deque并不是真正连续的空间,而是由一段段连续的小空间拼接而成的,实际deque类似于一个动态的二维数组。如下图:
在这里插入图片描述
双端队列底层是一段假想的连续空间,实际是分段连续的,为了维护其"整体连续"以及随机访问的假象,落在了deque的迭代器身上,因此deque的迭代器设计就比较复杂。如下图:
在这里插入图片描述
那么deque是如何借助其迭代器维护其假想的连续结构呢?
在这里插入图片描述

2.2 deque的缺陷

与vector相比,deque的优势是:头部插入和删除时,不需要搬移元素,效率特别高,而且在扩容时,也不需要搬移大量的元素,因此其效率是比vector高的。
与list比较,其底层是连续空间,空间利用率比较高,不需要存储额外字段。

2.3 为什么要选择deque作为stack和queue的迭代器

stack是一种后进先出的特殊线性结构,因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构,都可以作为stack的底层容器,比如vector和list都可以;
queue是先进先出的特殊线性数据结构,只要具有push_back()和pop_front()操作的线性结构,都可以作为queue的底层容器,比如list。但是STL中队stack和queue默认选择deque作为底层容器。
那么主要是因为:

1.stack和deque不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器),只需要在固定的一端或者两端进行操作。
-
2.在stack中元素增长时,deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据);queue中的元素增长时,deque不仅效率高,而且内存使用率高。

结合deque的优点,而完美地避开了其缺陷。

三丶 容器适配器

3.1 什么是适配器

适配器是一种设计模式(设计模式是一套被返回使用的丶多数人知晓的丶经过分类编目的丶代码设计经验的总结),该种模式将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
容器适配器概念图

3.2 STL标准库种stack和queue的底层结构

虽然stack和queue种也可以存放元素,但在STL种并没有将其划分在容器的行列,而是将其称为容器适配器,这是因为stack和queue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。
比如:
stack和queue的底层
关于利用底层容器deque实现stack和queue的博客请跳转:C++中的stack和queue


本博客仅供个人参考,如有错误请多多包含。
Aruinsches-C++日志-6/6/2024

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/diannao/23531.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

递推7-2 sdut-C语言实验-养兔子分数

7-2 sdut-C语言实验-养兔子 分数 20 全屏浏览 切换布局 作者 马新娟 单位 山东理工大学 这是一个编程题模板。 一对成熟的兔子每天能且只能产下一对小兔子&#xff0c;每次都生一公一母&#xff0c;每只小兔子的成熟期是1天&#xff0c;小兔子出生后隔一天才能再生小兔子。…

GlaDS缘起

题目:Modeling channelized and distributed subglacial drainage in two dimensions 近年来,冰盖表面融化与冰盖动态之间的联系及其对海平面上升的影响引起了广泛关注。特别是格陵兰冰盖的研究显示,表面融水显著影响冰川移动速度,而冰下排水系统对冰川动力学及冰川水文学…

【WP】猿人学_13_入门级cookie

https://match.yuanrenxue.cn/match/13 抓包分析 抓包分析发现加密参数是cookie中有一个yuanrenxue_cookie 当cookie过期的时候&#xff0c;就会重新给match/13发包&#xff0c;这个包返回一段js代码&#xff0c;应该是生成cookie的 <script>document.cookie(y)(u)(a…

Edge工作区按钮消失了,又出现了

在edge的设置中的自定义工具栏处的显示工作区&#xff0c;打开&#xff0c;右上角就有一个工作区的标志然后就可以进入工作区了

07_查找

查找概念 查找表&#xff08;Search Table&#xff09;是由同一类型的数据元素(或记录)构成的集合。 关键字&#xff08;Key&#xff09;是数据元素中某个数据项的值&#xff0c;又称为键值。可以标识一个数据元素&#xff0c;也可以标识一个记录中的某个数据项。 若关键字可以…

产业,到底需要什么大模型?

[ 产业究竟需要怎样的大模型&#xff1f;关于这个问题&#xff0c;本文作者便提出了他的看法&#xff0c;并总结了产业大模型目前阶段的三点落地挑战。一起来看看&#xff0c;或许可以帮助你更好地理解大模型与行业、与产业的融合。 写下这篇的起因&#xff0c;是前不久的一件事…

SAP ABAP下拉筛选框实现

1.屏幕定义 PARAMETERS: p_1 AS LISTBOX VISIBLE LENGTH 10.2.初始化下拉框 INITIALIZATION.PERFORM frm_sc_init.FORM frm_sc_init.DATA: list TYPE vrm_values. "定义list内表 要在TOP中定义&#xff0c;我写在了这里REFRESH:list[]."初始化下拉列表值…

C++STL---list模拟实现

本文我们模拟实现STL中的list&#xff0c;为了模拟实现list&#xff0c;实际上我们需要实现三个类&#xff0c;分别为&#xff1a;_list_node , _list_iterator , list。 我们先看一下这三个类的基本组成&#xff0c;主要是看看每个类中包含的变量有什么&#xff1a; namespa…

[已解决]FinalShell连接CentOS失败:java.net.UnknownHostException: centos

报错&#xff1a; 解决办法&#xff1a; 1.查看Windows:C:\Windows\System32\drivers\etc\ 2.拷贝hosts文件&#xff0c;用记事本打开hosts文件 3.添加主机名centos及对应IP地址&#xff0c;保存并粘贴覆盖C:\Windows\System32\drivers\etc\中的hosts文件 4.打开cmd命令窗口输…

Mac下删除系统自带输入法ABC,正解!

一、背景说明 MacOS 在 14.2 以下的系统存在中文输入法 BUG&#xff0c;会造成系统卡顿&#xff0c;出现彩虹圆圈。如果为了解决这个问题&#xff0c;有两种方法&#xff1a; 升级到最新的 14.5 系统使用第三方输入法 在使用第三方输入法的时候&#xff0c;会发现系统自带的 …

自定义一个自己的桌面挂件

"在这个信息纷繁的时代&#xff0c;每个人都在寻找那些能让日常生活更加便捷、高效的小工具。今天&#xff0c;我想邀请您加入一个温暖而富有创造力的项目——开发一款旨在提升工作与生活品质的桌面挂件。我们的目标很简单&#xff1a;创造一些小巧却强大的助手&#xff0…

RabbitMQ启动报错:Error during startup: {error, {schema_integrity_check_failed,

报错信息如下&#xff1a; Error during startup: {error,{schema_integrity_check_failed,[{table_attributes_mismatch,rabbit_user,[username,password_hash,tags,hashing_algorithm,limits],[username,password_hash,tags,hashing_algorithm]},{table_attributes_mismatch…

【2024年5月备考新增】】 考前篇(34)《必备资料(17) - 论文串讲-项目采购管理》

过程定义输入工具技术输出实际应用规划 采购 管理决定采购什么、何时 采购、如何采购,并 记录项目对于产品和 服务的需求,并且寻 找潜在供应商1、立项管理文件2、项目章程3、项目管理计划.范围管理计划质量管理计划.资源管理计划.范围基准4、项目文件.里程碑清单.项目团队派工…

集合进阶相关基础及底层原理

集合体系结构 单列集合&#xff1a; Collenction 每次只能添加一个值&#xff0c;其中红色是接口&#xff0c;蓝色是实现类 图来自黑马程序员网课 List系列集合&#xff1a;添加的元素是有序&#xff0c;可重复&#xff0c;有索引 Set系列集合&#xff1a;添加的元素是…

Visual Studio的使用教程

Visual Studio是由微软开发的一款集成开发环境&#xff08;IDE&#xff09;&#xff0c;广泛应用于各种编程语言和平台的开发。它功能强大&#xff0c;支持开发桌面应用、Web应用、移动应用、云服务等。本文将详细介绍Visual Studio的基本功能和使用方法&#xff0c;帮助初学者…

搜索与图论:深度优先搜索

搜索与图论&#xff1a;深度优先搜索 题目描述参考代码 题目描述 参考代码 #include <iostream>using namespace std;const int N 10;int n; int path[N]; bool st[N];void dfs(int u) {// u n 搜索到最后一层if (u n){for (int i 0; i < n; i) printf("%d …

JavaScript 浏览器对象模型BOM 概念

JavaScript浏览器对象模型&#xff08;BOM&#xff09;是指JavaScript用来操作浏览器窗口、框架和历史记录的一组对象和方法。 BOM提供了一系列对象来操作浏览器的各个部分&#xff0c;使用BOM可以实现以下功能&#xff1a; 访问和操作浏览器窗口的对象&#xff0c;比如window…

QT5槽函数的重载问题

当你遇到信号或槽函数有重载时&#xff0c;需要使用 QOverload 来明确指定连接的是哪个重载版本。下面是如何在 connect 函数中区分重载的示例。 假设你有以下信号和槽&#xff1a;class DeviceOperationInterface : public QObject {Q_OBJECT signals:void ScaleX(bool _Scale…

Python基础用语:揭示编程世界的底层逻辑与无限可能

Python基础用语&#xff1a;揭示编程世界的底层逻辑与无限可能 Python&#xff0c;这门强大的编程语言&#xff0c;如同一位神秘的导师&#xff0c;引领我们走进编程的奇妙世界。掌握Python的基础用语&#xff0c;不仅意味着我们能够驾驭这门语言&#xff0c;更意味着我们能够…

ICPC2024 邀请赛西安站(7/8/13)

心得 [ICPC2024 Xian I] ICPC2024 邀请赛西安站重现赛 - 比赛详情 - 洛谷 7表示赛时ac了7个&#xff0c;8表示含补题总共ac数&#xff0c;13表示题目总数 题目 M. Chained Lights 打表&#xff0c;发现只有k1是YES //#include <bits/stdc.h> #include<iostream&…