priority_queue（优先队列）用法总结

优先队列(priority queue)

 

　　优先级队列 是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。

       首先它是一个队列，但是它强调了“优先”二字，所以，已经不能算是一般意义上的队列了，它的“优先”意指取队首元素时，有一定的选择性，即根据元素的属性选择某一项值最优的出队~

关于priority_queue
1,关于STL中的priority_queue:确定用top()查看顶部元素时,该元素是具有最高优先级的一个元素. 调用pop()删除之后,将促使下一个元素进入该位置. 
2,如同stack和queue,priority_queue是一个基于基本序列容器进行构建的适配器,默认的序列器是vector.
 

模板原型：

priority_queue<Type,Container,Compare>

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

常用的操作如下：

empty()  如果优先队列为空，则返回真 
pop()  删除第一个元素 
push()  加入一个元素 
size()  返回优先队列中拥有的元素的个数 
top()  返回优先队列中有最高优先级的元素 

但是在使用时必须注意：priority_queue放置元素时，不会判断元素是否重复。（因为在模板的第二个参数时顺序容器，不能保证元素的唯一性）此外可以替代默认的Compare函数

priority_queue 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。

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 priority_queue 的理解

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

class priority_queue {

    private:
        vector<int> data;

    public:
        void push( int t ){
            data.push_back(t);
            push_heap( data.begin(), data.end() );
        }
        void pop(){
            pop_heap( data.begin(), data.end() );
        }
        int top()    { return data.front(); }
        int size()   { return data.size();  }
        bool empty() { return data.empty(); }

};
// 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。


int main()
{
    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;
}

看例子：

#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。( less< >则是从大到小)
例子:

#include <iostream>   
#include <queue>   
using namespace std;  
  
int main()
{  
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q;  //注意 greater<int>和后面一个'>'要有空格分开! 
      
    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
先看看例子:

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

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

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>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();
    }
    getchar();
    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

例子:

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

struct Node{
    int x;
    int 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();
    }

    getchar();
    return 0;
}

以上例子的:

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

为重点。

例2：

#include<iostream>
#include<functional>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<set>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;

struct Node{
    int data;
    Node() {}
    Node( int n ) { data=n; }
};

struct myCmp: binary_function< Node,Node,bool >{
    bool operator () (const Node &a,const Node &b) {
        return a.data < b.data;
    }
};

/*
根据实践即便不从 binary_function 派生也是可以使用的

class myCmp{
public: 
    bool operator () (const Node& a,const Node& b){
       return a.data < b.data;   
    }
};

*/
int main()
{
    priority_queue<Node,vector<Node>,myCmp> PQ;

    set<Node,myCmp> s;
    Node arr[6]={1,-1,2,-2,3,-3};
    sort(arr,arr+6,myCmp() );

    return 0;
}