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STL之priority_queue的用法,优先队列


priority_queue的用法:这里先将一下STL里面的heap(堆),再来将如何使用heap来实现优先队列


    在STL里面:


下面介绍STL中与堆相关的4个函数——建立堆make_heap(),在堆中添加数据push_heap(),在堆中删除数据pop_heap()和堆排序sort_heap():

头文件 #include <algorithm>

下面的_First与_Last为可以随机访问的迭代器(指针),_Comp为比较函数(仿函数),其规则——如果函数的第一个参数小于第二个参数应返回true,否则返回false。

建立堆

make_heap(_First, _Last, _Comp)

默认是建立最大堆的。对int类型,可以在第三个参数传入greater<int>()得到最小堆。


在堆中添加数据

push_heap (_First, _Last)

要先在容器中加入数据,再调用push_heap ()

 

在堆中删除数据

pop_heap(_First, _Last)

要先调用pop_heap()再在容器中删除数据

 

堆排序

sort_heap(_First, _Last)

排序之后就不再是一个合法的heap了




优先队列 priority_queue是调用 STL里面的 make_heap(), pop_heap(), push_heap() 算法实现,也算是堆的另外一种形式。这里我们先写一个用 STL 里面堆算法实现的与真正的STL里面的 priority_queue用法相似的priority_queue, 以加深对优先队列的理解:代码如下:


#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<queue>
using namespace std;

class my_priority_queue
{
private:
vector<int> data;

public:
void push(int t)
{
//加入新数据 先在容器中加入,再调用push_heap()
data.push_back(t);
push_heap(data.begin(), data.end());
}

void pop()
{
//删除数据 要先调用pop_heap(),再在容器中删除
pop_heap(data.begin(), data.end());
data.pop_back();
}

int top() { return data.front(); }
int size() { return data.size(); }
bool empty() { return data.empty(); }
};

int main()
{
my_priority_queue test;
test.push(3);
test.push(5);
test.push(2);
test.push(4);

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

return 0;
}

STL里面的 priority_queue 写法与此相似,只是增加了模板及相关的迭代器什么的。 

priority_queue 对于基本类型的使用方法相对简单。他的模板声明带有三个参数:


priority_queue<Type, Container, Functional>


其中Type 为数据类型, Container 为保存数据的容器,Functional 为元素比较方式。

Container 必须是用数组实现的容器,比如 vector, deque 但不能用 list.

STL里面默认用的是 vector. 比较方式默认用 operator< , 所以如果你把后面俩个

参数缺省的话,

优先队列就是大顶堆,队头元素最大。

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main(){
priority_queue<int> q;

for (int i = 0; i< 10; ++i) q.push(rand());
while (!q.empty()){
cout << q.top() << endl;
q.pop();
}

getchar();
return 0;
}

如果要用到小顶堆,则一般要把模板的三个参数都带进去。

STL里面定义了一个仿函数 greater<>,对于基本类型可以用这个仿函数声明小顶堆


#include <iostream>
#include <queue>
#include<algorithm>
#include <functional>
using namespace std;

int main(){

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;

for (int i = 0; i< 10; ++i) q.push(rand());
while (!q.empty()){
cout << q.top() << endl;
q.pop();
}

getchar();
return 0;
}

对于自定义类型,则必须自己重载 operator< 或者自己写仿函数:如下面自定义的结构体类型,必须重载比较函数,如何不重载,则不能通过编译:

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

struct Node{
int x, y;
Node(int a = 0, int b = 0) :
x(a), y(b) {}
};

bool operator<(Node a, Node b)
{
return a.x< b.x;
}

int main(){
priority_queue<Node> q;

for (int i = 0; i< 10; ++i)
q.push(Node(rand(), rand()));

while (!q.empty()){
cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
q.pop();
}

return 0;
}


自定义类型重载 operator< 后,声明对象时就可以只带一个模板参数。

但此时不能像基本类型这样声明

priority_queue<Node, vector<Node>, greater<Node> >;


原因是 greater<Node> 没有定义,如果想用这种方法定义

则可以按如下方式:


//下面代码实现的是一个小顶堆
#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

struct Node{
int x, y;
Node(int a = 0, int b = 0) :
x(a), y(b) {}
};

struct cmp
{
bool operator() (Node a, Node b)
{
if (a.x == b.x)
return a.y> b.y;
return a.x> b.x;
}
};

int main()
{
priority_queue<Node, vector<Node>, cmp> q;

for (int i = 0; i< 10; ++i)
q.push(Node(rand(), rand()));

while (!q.empty())
{
cout << q.top().x << ' ' << q.top().y << endl;
q.pop();
}

return 0;
}

ps:如果重载operator > 可直接使用priority_queue<Node,vector<Node>,greater<Node>>


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