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前言

优先级队列放在这里进行单独讲解，是不同于前面的队列和栈的，它所运用到的数据结构中的知识很多，需要用到堆的知识。

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一、priority_queue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. 此上下文类似于堆，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
   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时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

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二、priority_queue的使用

默认类型：

#include<iostream>
#include<queue>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{// 默认是大堆 也就是降序//priority_queue<int> pq;// 仿函数控制实现小堆 也就是升序priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq;pq.push(4);pq.push(1);pq.push(3);pq.push(5);pq.push(2);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;return 0;
}

自定义类型：

#include<iostream>
#include<queue>
#include<vector>
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;
}int main()
{TestPriorityQueue();return 0;
}

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三、OJ题

数组中的第K个最大元素

（1）题目描述

（2）解题思路

方法一：先利用优先级队列将其建成大堆，然后再利用循环将前k-1个元素都pop出去，再输出顶部的数据就为题解。

方法二：建成小堆，将k个元素先放到堆里面去，再遍历后面的数，比顶元素大的值替换它，直到最后一个，最终栈顶的元素就是k大的数。这样的时间复杂度很低。

（3）解题代码

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {priority_queue<int> pq(nums.begin(), nums.end());while(--k){pq.pop();}return pq.top();}
};

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {// 建小堆priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq(nums.begin(), nums.begin() + k);for(int i = k; i < nums.size(); ++i){if(nums[i] > pq.top()){pq.pop();pq.push(nums[i]);}}// 找到第二大的数return pq.top();}
};

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四、priority_queue模拟实现（存于gittee代码仓库）

priority_queue.h：

#pragma oncetemplate<class T>
class Less
{
public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}
};template<class T>
class Greater
{
public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}
};
namespace JRH
{template<class T, class container = vector<int>, class Compare = Less<T>>class priority_queue{private:void AdjustDown(int parent){// 利用仿函数以及库里面的less函数Compare com;// 找左右孩子大的那个int child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}// 判断孩子和父亲哪个大，孩子大交换if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void AdjustUp(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}public:priority_queue(){}// 构造函数template<class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);++first;}// 建堆for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--){AdjustDown(i);}}// 删除void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}// 插入void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}// 取堆顶元素const T& top(){return _con[0];}// 判空bool empty(){return _con.empty();}// 算元素个数size_t size(){return _con.size();}private:container _con;};void test_priority_queue(){// 默认是大堆priority_queue<int, vector<int>, Greater<int>> pq;pq.push(4);pq.push(1);pq.push(3);pq.push(5);pq.push(2);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;}
}

test.cpp:

#include<iostream>
#include<queue>
#include<vector>
using namespace std;#include"priority_queue.h"int main()
{JRH::test_priority_queue();return 0;
}

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五、仿函数

1、引子

也可以加一个类模板：

2、实践于优先队列模拟实现

这样子其实仿函数更加好理解了，我们利用一个自己写的或者是库里面写的都可以，利用仿函数，我们的>和<就没那么刻板了，我们利用仿函数，让它们比较进入到我们规定的区域内进行比较即可。

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