c++优先队列(堆)

1.最小堆、最大堆

priority_queue<int,vector<int>,greater<int> > f; //最小堆(后面的数逐渐greater)

priority_queue<int,vector<int>,less<int> > f;//最大堆(后面的数逐渐less)

(1).合并果子

https://www.vijos.org/p/1097

 1 #include <cstdio>
 2 #include <cstdlib>
 3 #include <cmath>
 4 #include <cstring>
 5 #include <stdbool.h>
 6 #include <set>
 7 #include <vector>
 8 #include <map>
 9 #include <queue>
10 #include <algorithm>
11 #include <iostream>
12 using namespace std;
13 
14 priority_queue<int,vector<int>,greater<int> > f;
15 
16 int main()
17 {
18     long n,i,a,x,y=0;
19     scanf("%ld",&n);
20     for (i=1;i<=n;i++)
21     {
22         scanf("%ld",&a);
23         f.push(a);
24     }
25     for (i=1;i<n;i++)
26     {
27         x=f.top();
28         f.pop();
29         x+=f.top();
30         f.pop();
31         f.push(x);
32         y+=x;
33     }
34     printf("%ld",y);
35     return 0;
36 }

2.自定义

测试：

 1 #include <cstdio>
 2 #include <cstdlib>
 3 #include <cstring>
 4 #include <cmath>
 5 #include <stdbool.h>
 6 #include <set>
 7 #include <vector>
 8 #include <map>
 9 #include <queue>
10 #include <stack>
11 #include <algorithm>
12 #include <iostream>
13 using namespace std;
14 #define maxn 100000+5
15 #define inf 100000+5
16 
17 long f[maxn],pos[maxn];
18 
19 //×î´ó¶Ñ 
20 struct cmp1
21 {
22     bool operator() (long a,long b)    
23     {
24         return f[a]<f[b];
25     }
26 };
27 
28 //×îÐ¡¶Ñ 
29 struct cmp2
30 {
31     bool operator() (long a,long b)
32     {
33         return f[a]>f[b];
34     }
35 };
36 
37 //Ç°1/2:a ºó1/2£ºb 
38 priority_queue<int,vector<int>,cmp1 > a;
39 priority_queue<int,vector<int>,cmp2 > b;
40 
41 int main()
42 {
43     long n,d,i;
44     scanf("%ld",&n);
45     for (i=1;i<=n;i++)
46     {
47         scanf("%ld",&f[i]);
48 //        a.push(i);
49         b.push(i);
50     }
51 //    while (!a.empty())
52     while (!b.empty())
53     {
54 //        printf("%ld ",f[a.top()]);
55 //        a.pop();
56         printf("%ld ",f[b.top()]);
57         b.pop();
58     }
59     return 0;
60 }
61 /*
62 5
63 2 4 5 1 3
64 */

最短路用堆实现，时间复杂度O(nlogn)，其实可以用下面的3方法实现，使堆中的数据永远小于等于n个，但是编写比较复杂

两道例题：

http://www.cnblogs.com/cmyg/p/8727643.html

3.对于需要修改、删除堆里的数据，需要自行写堆(优先队列)　　参见算法导论

以下是使用优先队列修改、删除堆里的数据，发生错误的案例(代入数据)：

  1 //要删除指定值的话只能自己写一个优先队列 
  2 #include <cstdio>
  3 #include <cstdlib>
  4 #include <cstring>
  5 #include <cmath>
  6 #include <stdbool.h>
  7 #include <set>
  8 #include <vector>
  9 #include <map>
 10 #include <queue>
 11 #include <stack>
 12 #include <algorithm>
 13 #include <iostream>
 14 using namespace std;
 15 #define maxn 100000+5
 16 #define inf 100000+5
 17 
 18 long f[maxn],pos[maxn];
 19 
 20 //最大堆 
 21 struct cmp1
 22 {
 23     bool operator() (long a,long b)    
 24     {
 25         return f[a]<f[b];
 26     }
 27 };
 28 
 29 //最小堆 
 30 struct cmp2
 31 {
 32     bool operator() (long a,long b)
 33     {
 34         return f[a]>f[b];
 35     }
 36 };
 37 
 38 //从小到大排序 
 39 //前(n+1)/2个数：a(最大堆)
 40 //后n/2个数：b(最小堆) 
 41 //中位数永远是a的最大值
 42 //增添和删除：也许需要a的最大值移向b或b的最小值移向a 
 43 priority_queue<int,vector<int>,cmp1 > a;
 44 priority_queue<int,vector<int>,cmp2 > b;
 45 
 46 void change()
 47 {
 48     long d;
 49     if (a.size()<b.size())
 50     {
 51         d=b.top();
 52         b.pop();
 53         a.push(d);
 54         pos[d]=0;
 55     }
 56     else if (a.size()>b.size()+1)
 57     {
 58         d=a.top();
 59         a.pop();
 60         b.push(d);
 61         pos[d]=1;
 62     }    
 63 }
 64 
 65 int main()
 66 {
 67     long n,g;
 68     char s[20];
 69     scanf("%ld",&n);
 70     while (n)
 71     {
 72         n--;
 73         scanf("%s",s);
 74         if (strcmp(s,"Pop")==0)
 75         {
 76             if (g==0)
 77             {
 78                 printf("Invalid
");
 79                 continue;
 80             }
 81             printf("%ld
",f[g]);
 82             if (pos[g]==0)
 83             {    
 84                 f[g]+=inf;
 85                 
 86                 printf("--%ld
",a.top());
 87                 
 88                 a.pop();
 89                 
 90                 printf("--%ld
",a.top());
 91                 //这里错了 
 92             }
 93             else
 94             {
 95                 f[g]-=inf;
 96                 b.pop();
 97             }
 98             g--;
 99             change();
100         }
101         else if (strcmp(s,"Push")==0)
102         {
103             g++;
104             scanf("%ld",&f[g]);
105             if (a.empty() || f[g]<=f[a.top()])
106             {
107                 a.push(g);
108                 pos[g]=0;
109             }
110             else
111             {
112                 b.push(g);
113                 pos[g]=1;
114             }
115             change();
116         }
117         else
118         {
119             if (g==0)
120                 printf("Invalid
");
121             else
122                 printf("%ld
",f[a.top()]);
123         }
124     }
125     return 0;
126 }
127 /*
128 100
129 Push 1
130 PeekMedian
131 Push 2
132 PeekMedian
133 Push 3
134 PeekMedian
135 Push 4
136 PeekMedian
137 Push 5
138 PeekMedian
139 Pop
140 PeekMedian
141 Pop
142 PeekMedian
143 Pop
144 PeekMedian
145 Pop
146 PeekMedian
147 Pop
148 PeekMedian
149 Pop
150 
151 
152 100
153 Push 5
154 PeekMedian
155 Push 4
156 PeekMedian
157 Push 3
158 PeekMedian
159 Push 2
160 PeekMedian
161 Push 1
162 PeekMedian
163 Pop
164 PeekMedian
165 Pop
166 PeekMedian
167 Pop
168 PeekMedian
169 Pop
170 PeekMedian
171 Pop
172 PeekMedian
173 Pop
174 
175 
176 
177 */

3.1 求第k大，k的值每次最多变化为1

求中位数

https://www.patest.cn/contests/gplt/L3-002

Solution：

分成两个堆，

对数从小到大排序
前(n+1)/2个数：a(最大堆)
后n/2个数：b(最小堆)
中位数永远是a的最大值
增添和删除：也许需要a的最大值移向b或b的最小值移向a

注意pos和input数组，这个是用于定位的，从而可以修改数据，删除数据

  1 //还可以求第k大(k值固定) 
  2 
  3 //要删除指定值的话只能自己写一个优先队列 
  4 #include <cstdio>
  5 #include <cstdlib>
  6 #include <cstring>
  7 #include <cmath>
  8 #include <stdbool.h>
  9 #include <set>
 10 #include <vector>
 11 #include <map>
 12 #include <queue>
 13 #include <stack>
 14 #include <algorithm>
 15 #include <iostream>
 16 using namespace std;
 17 #define maxn 100000+5
 18 #define inf 100000+5
 19 
 20 struct node
 21 {
 22     long d,g;
 23 };
 24 
 25 long f[maxn],treenum[maxn];
 26 //posa[i],posb[i]:a/b中第i个点在输入中的位置
 27 //input[i]:输入中第i个点在树的位置(pos标记是在哪棵树)
 28 long a[maxn],b[maxn],posa[maxn],posb[maxn],input[maxn];
 29 
 30 //最大堆 
 31 struct cmp1
 32 {
 33     bool operator() (long a,long b)    
 34     {
 35         return f[a]<f[b];
 36     }
 37 };
 38 
 39 //最小堆 
 40 struct cmp2
 41 {
 42     bool operator() (long a,long b)
 43     {
 44         return f[a]>f[b];
 45     }
 46 };
 47 
 48 //从小到大排序 
 49 //前(n+1)/2个数：a(最大堆)
 50 //后n/2个数：b(最小堆) 
 51 //中位数永远是a的最大值
 52 //增添和删除：也许需要a的最大值移向b或b的最小值移向a 
 53 //priority_queue<int,vector<int>,cmp1 > a;
 54 //priority_queue<int,vector<int>,cmp2 > b;
 55 
 56 void up_min(long t[],long pos[],long input[],long i)
 57 {
 58     long j,temp;
 59     while (i>1)
 60     {
 61         j=i>>1;
 62         //j<i
 63         if (t[j]>t[i])
 64         {
 65             temp=t[i];
 66             t[i]=t[j];
 67             t[j]=temp;
 68             
 69             temp=pos[i];
 70             pos[i]=pos[j];
 71             pos[j]=temp;
 72             
 73             input[pos[i]]=i;
 74             input[pos[j]]=j;
 75         }
 76         else
 77             break;
 78         i=j;
 79     }
 80 }
 81 
 82 void down_min(long t[],long pos[],long input[],long i)
 83 {
 84     long j,temp;    
 85     while (( i<<1)<=t[0])
 86     {
 87         j=i<<1;
 88         if (j!=t[0] && t[j+1]<t[j])
 89             j=j|1;
 90         //i<j
 91         if (t[i]>t[j])
 92         {
 93             temp=t[i];
 94             t[i]=t[j];
 95             t[j]=temp;
 96             
 97             temp=pos[i];
 98             pos[i]=pos[j];
 99             pos[j]=temp;
100             
101             input[pos[i]]=i;
102             input[pos[j]]=j;
103         }
104         else
105             break;
106         i=j;
107     }
108 }
109 
110 void push_min(long t[],long pos[],long input[],struct node p)
111 {
112     t[0]++;
113     t[t[0]]=p.d;
114     pos[t[0]]=p.g;
115     input[p.g]=t[0];
116     up_min(t,pos,input,t[0]);
117 }
118 
119 void pop_min(long t[],long pos[],long input[])
120 {
121     t[1]=t[t[0]];
122     pos[1]=pos[t[0]];
123     input[pos[1]]=1;
124     t[0]--;    
125     down_min(t,pos,input,1);
126 }
127 
128 void minus_min(long t[],long pos[],long input[],long w,long d)
129 {
130     t[w]-=d;
131     up_min(t,pos,input,w);
132 }
133 
134 void plus_min(long t[],long pos[],long input[],long w,long d)
135 {
136     t[w]+=d;
137     down_min(t,pos,input,w);
138 }
139 
140 
141 void up_max(long t[],long pos[],long input[],long i)
142 {
143     long j,temp;
144     while (i>1)
145     {
146         j=i>>1;
147         //j<i
148         if (t[j]<t[i])
149         {
150             temp=t[i];
151             t[i]=t[j];
152             t[j]=temp;
153             
154             temp=pos[i];
155             pos[i]=pos[j];
156             pos[j]=temp;
157             
158             input[pos[i]]=i;
159             input[pos[j]]=j;
160         }
161         else
162             break;
163         i=j;
164     }
165 }
166 
167 void down_max(long t[],long pos[],long input[],long i)
168 {
169     long j,temp;
170     while ((i<<1)<=t[0])
171     {
172         j=i<<1;
173         if (j!=t[0] && t[j+1]>t[j])
174             j=j|1;
175         //i<j
176         if (t[i]<t[j])
177         {
178             temp=t[i];
179             t[i]=t[j];
180             t[j]=temp;
181             
182             temp=pos[i];
183             pos[i]=pos[j];
184             pos[j]=temp;
185             
186             input[pos[i]]=i;
187             input[pos[j]]=j;
188         }
189         else
190             break;
191         i=j;
192     }
193 }
194 
195 void push_max(long t[],long pos[],long input[],struct node p)
196 {
197     long i,j,temp;
198     t[0]++;
199     t[t[0]]=p.d;
200     pos[t[0]]=p.g;
201     input[p.g]=t[0];
202     up_max(t,pos,input,t[0]);
203 }
204 
205 void pop_max(long t[],long pos[],long input[])
206 {
207     t[1]=t[t[0]];
208     pos[1]=pos[t[0]];
209     input[pos[1]]=1;
210     t[0]--;
211     down_max(t,pos,input,1);
212 }
213 
214 void plus_max(long t[],long pos[],long input[],long w,long d)
215 {
216     t[w]+=d;
217     up_max(t,pos,input,w);
218 }
219 
220 void minus_max(long t[],long pos[],long input[],long w,long d)
221 {
222     t[w]-=d;
223     down_max(t,pos,input,w);
224 }
225 
226 long size(long t[])
227 {
228     return t[0];
229 }
230 
231 struct node top(long t[],long pos[])
232 {
233     struct node p;
234     p.d=t[1];
235     p.g=pos[1];
236     return p;
237 }
238 
239 bool empty(long t[])
240 {
241     if (t[0]==0)
242         return true;
243     else
244         return false;
245 }
246 
247 void change()
248 {
249     struct node cond;
250     long d;
251     if (size(a)<size(b))
252 //    if (a.size()<b.size())
253     {
254         cond=top(b,posb);
255         pop_min(b,posb,input);
256         push_max(a,posa,input,cond);
257 //        d=b.top();
258 //        b.pop();
259 //        a.push(d);
260         treenum[cond.g]=0;
261     }
262     else if (size(a)>size(b)+1)
263 //    else if (a.size()>b.size()+1)
264     {
265         cond=top(a,posa);
266         pop_max(a,posa,input);
267         push_min(b,posb,input,cond);
268 //        d=a.top();
269 //        a.pop();
270 //        b.push(d);
271         treenum[cond.g]=1;
272     }    
273 }
274 
275 int main()
276 {
277     struct node cond;
278     long n,g;
279     char s[20];
280     a[0]=0; b[0]=0;
281     scanf("%ld",&n);
282     while (n)
283     {
284         n--;
285         scanf("%s",s);
286         if (strcmp(s,"Pop")==0)
287         {
288             if (g==0)
289             {
290                 printf("Invalid
");
291                 continue;
292             }
293             printf("%ld
",f[g]);
294             if (treenum[g]==0)
295             {
296 //                f[g]+=inf;
297 //                a.pop();
298                 plus_max(a,posa,input,input[g],inf);
299                 pop_max(a,posa,input);
300             }
301             else
302             {
303 //                f[g]-=inf;
304 //                b.pop();
305                 minus_min(b,posb,input,input[g],inf);
306                 pop_min(b,posb,input);
307             }
308             g--;
309             change();
310         }
311         else if (strcmp(s,"Push")==0)
312         {
313             g++;
314             scanf("%ld",&f[g]);
315 //            if (a.empty() || f[g]<=f[a.top()])
316             if (empty(a) || f[g]<=top(a,posa).d)
317             {
318                 cond.d=f[g];
319                 cond.g=g;
320 //                a.push(g);
321                 push_max(a,posa,input,cond);
322                 treenum[g]=0;
323             }
324             else
325             {
326                 cond.d=f[g];
327                 cond.g=g;
328 //                b.push(g);
329                 push_min(b,posb,input,cond);
330                 treenum[g]=1;
331             }
332             change();
333         }
334         else
335         {
336             if (g==0)
337                 printf("Invalid
");
338             else
339 //                printf("%ld
",f[a.top()]);
340                 printf("%ld
",top(a,posa).d);
341         }
342     }
343     return 0;
344 }
345 /*
346 100
347 Push 1
348 PeekMedian
349 Push 2
350 PeekMedian
351 Push 3
352 PeekMedian
353 Push 4
354 PeekMedian
355 Push 5
356 PeekMedian
357 Pop
358 PeekMedian
359 Pop
360 PeekMedian
361 Pop
362 PeekMedian
363 Pop
364 PeekMedian
365 Pop
366 PeekMedian
367 Pop
368 
369 
370 100
371 Push 5
372 PeekMedian
373 Push 4
374 PeekMedian
375 Push 3
376 PeekMedian
377 Push 2
378 PeekMedian
379 Push 1
380 PeekMedian
381 Pop
382 PeekMedian
383 Pop
384 PeekMedian
385 Pop
386 PeekMedian
387 Pop
388 PeekMedian
389 Pop
390 PeekMedian
391 Pop
392 
393 */

3.2 求第k大的数(k永远不变)

前k大的数放入最小堆a，其它的数放入最大堆b

添加数据：数据放入堆a，若堆a的大小大于k，则取最小的数放入堆b

修改数据：修改后根据情况是否把一个数从a移至b或从b移至a

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