1 .了解优先级队列
优先级队列是一种容器适配器,根据一些严格的弱排序标准,专门设计使其第一个元素始终是它所包含的元素中最大的元素。
此上下文类似于堆,其中可以随时插入元素,并且只能检索最大堆元素(优先级队列中顶部的元素)。
优先级队列是作为容器适配器实现的,容器适配器是使用特定容器类的封装对象作为其底层容器的类,提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素是从特定容器的“背面”弹出的,该容器称为优先级队列的顶部。
基础容器可以是任何标准容器类模板,也可以是其他一些专门设计的容器类。容器应通过随机访问迭代器访问,并支持以下操作:
- empty()
- size()
- front()
- push_back()
- pop_back()
标准容器类并满足这些要求。默认情况下,如果未为特定类实例指定容器类,则使用标准容器。
需要支持随机访问迭代器,以便始终在内部保持堆结构。这是由容器适配器通过自动调用算法函数自动完成的,并在需要时自动完成。vector、deque、priority_queue、vector、make_heappush_heap、pop_heap
2.优先级队列的相关接口
优先级队列的接口有如下几种。对于优先级队列我们默认是它的大的数优先级高。其底层是一个堆。也就是说,我们默认是大堆,所以大的数优先级高。如果是一个小堆,那么就是小的优先级高
1.常用接口函数
我们来随便使用一下这些接口吧:
#include<iostream>
#include<vector>
#include<queue>
using namespace std;void test_priority_queue()
{priority_queue<int> pq;pq.push(123);pq.push(1045);pq.push(2);pq.push(3);pq.push(4);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;
}int main()
{test_priority_queue();
}
运行结果:
可以看到,默认是一个大堆,但是我们会注意到,它库里面默认传的是less,但是却是一个大堆,这里需要额外注意一下。
如果想要是一个小堆的话,我们需要将这个less替换为greater:
#include<iostream>
#include<vector>
#include<queue>
using namespace std;void test_priority_queue()
{priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq;pq.push(123);pq.push(1045);pq.push(2);pq.push(3);pq.push(4);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;
}int main()
{test_priority_queue();
}
运行结果:
在这里我们传的less,greater这些也称之为仿函数。也就是说,通过仿函数控制实现大小堆.除此之外,这里除了可以传vector以外,还可以传递deque,但是由于堆需要大量访问[]运算符,所以deque的效率不高。
2.构造函数
如下所示,可以无参构造,也可以用迭代器区间进行初始化。
3.优先队列的模拟实现
优先级队列,主要还是堆的逻辑的实现。即堆的构造,向上调整和向下调整。
这些我们在数据结构讲过了,我直接上源码了
template<class T, class Container = vector<T>>class priority_queue{private:void AdjustDown(int parent){int child = parent * 2 + 1;while (child<_con.size()){if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1]){child++;}if (_con[child] > _con[parent]){swap(_con[child], _con[parent]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void AdjustUp(int child){int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (_con[child] > _con[parent]){swap(_con[child], _con[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}public:template<class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){_con.push_back(*first);first++;}for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--){AdjustDown(i);}}priority_queue(){}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}void push(const T& val){_con.push_back(val);AdjustUp(_con.size() - 1);}const T& top(){return _con[0];}bool empty(){return _con.empty();}size_t size(){return _con.size();}private:Container _con;};