priority_queue的用法

本文详细介绍了C++标准库中的优先队列(priority_queue),一种特殊类型的容器适配器,其特性在于始终保持队列中第一个元素为最大值。文章探讨了优先队列的实现原理、内部结构需求以及模板参数说明。

class template
<queue>

std::priority_queue

template <class T, class Container = vector<T>,
  class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;
Priority queue
Priority queues are a type of container adaptors, specifically designed such that its first element is always the greatest of the elements it contains, according to some  strict weak ordering criterion.

This context is similar to a  heap, where elements can be inserted at any moment, and only the  max heap element can be retrieved (the one at the top in the  priority queue).

Priority queues are implemented as  container adaptors, which are classes that use an encapsulated object of a specific container class as its  underlying container, providing a specific set of member functions to access its elements. Elements are  popped from the  "back" of the specific container, which is known as the  top of the priority queue.

The underlying container may be any of the standard container class templates or some other specifically designed container class. The container shall be accessible through  random access iterators and support the following operations:
  • empty()
  • size()
  • front()
  • push_back()
  • pop_back()

The standard container classes  vector and  deque fulfill these requirements. By default, if no container class is specified for a particular  priority_queue class instantiation, the standard container vector is used.

Support of  random access iterators is required to keep a heap structure internally at all times. This is done automatically by the container adaptor by automatically calling the algorithm functions  make_heappush_heap and  pop_heap when needed.

Template parameters

T
Type of the elements.
Aliased as member type  priority_queue::value_type.
Container
Type of the internal  underlying container object where the elements are stored.
Its  value_type shall be  T.
Aliased as member type  priority_queue::container_type.
Compare
A binary predicate that takes two elements (of type  T) as arguments and returns a  bool.
The expression  comp(a,b), where  comp is an object of this type and  a and  b are elements in the container, shall return true if a is considered to go before b in the strict weak ordering the function defines.
The  priority_queue uses this function to maintain the elements sorted in a way that preserves  heap properties  (i.e., that the element popped is the last according to this strict weak ordering).
This can be a function pointer or a function object, and defaults to less<T>, which returns the same as applying the  less-than operator ( a<b).



//注意红色加粗部分



【博士论文复现】【阻抗建模、验证扫频法】光伏并网逆变器扫频与稳定性分析(包含锁相环电流环)(Simulink仿真实现)内容概要:本文档是一份关于“光伏并网逆变器扫频与稳定性分析”的Simulink仿真实现资源,重点复现博士论文中的阻抗建模与扫频法验证过程,涵盖锁相环和电流环等关键控制环节。通过构建详细的逆变器模型,采用小信号扰动方法进行频域扫描,获取系统输出阻抗特性,并结合奈奎斯特稳定判据分析并网系统的稳定性,帮助深入理解光伏发电系统在弱电网条件下的动态行为与失稳机理。; 适合人群:具备电力电子、自动控制理论基础,熟悉Simulink仿真环境,从事新能源发电、微电网或电力系统稳定性研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①掌握光伏并网逆变器的阻抗建模方法;②学习基于扫频法的系统稳定性分析流程;③复现高水平学术论文中的关键技术环节,支撑科研项目或学位论文工作;④为实际工程中并网逆变器的稳定性问题提供仿真分析手段。; 阅读建议:建议读者结合相关理论教材与原始论文,逐步运行并调试提供的Simulink模型,重点关注锁相环与电流控制器参数对系统阻抗特性的影响,通过改变电网强度等条件观察系统稳定性变化,深化对阻抗分析法的理解与应用能力。
C++中的`priority_queue`是一种优先队列,其默认实现是最大堆。它允许以对数时间复杂度插入元素,并且每次操作后队列顶部始终是当前所有元素中优先级最高的一个。对于基本类型,默认的排序准则是通过小于运算符(`operator <`)来定义降序排列,而对于自定义类型(如结构体),需要显式地提供比较逻辑。 ### 使用结构体进行自定义排序 当使用结构体作为`priority_queue`的元素时,需要为其定义排序规则。这可以通过以下两种方式之一完成: 1. **重载小于运算符 (`operator <`)** 在结构体内部重载`<`运算符,这样可以直接在默认模板参数下使用该结构体。例如: ```cpp struct Person { int age; bool operator<(const Person& other) const { return age < other.age; // 最大堆,年龄大的排前面 } }; std::priority_queue<Person> pq; ``` 2. **自定义比较函数对象** 如果希望使用不同的排序准则或者不便于修改结构体定义,则可以传递一个比较函数或函数对象给`priority_queue`的模板参数列表。例如: ```cpp struct Person { int age; }; struct ComparePerson { bool operator()(const Person& a, const Person& b) { return a.age < b.age; // 最大堆 } }; std::priority_queue<Person, std::vector<Person>, ComparePerson> pq; ``` ### 示例代码 下面是一个完整的示例,展示如何使用结构体与自定义比较器来创建一个基于年龄排序的优先队列: ```cpp #include <iostream> #include <queue> struct Person { int age; }; // 自定义比较器 struct ComparePerson { bool operator()(const Person& a, const Person& b) { return a.age < b.age; // 年龄大的优先 } }; int main() { std::priority_queue<Person, std::vector<Person>, ComparePerson> pq; // 插入数据 pq.push({30}); pq.push({25}); pq.push({40}); // 输出并移除队列顶部元素 while (!pq.empty()) { std::cout << pq.top().age << " "; pq.pop(); } return 0; } ``` 在这个例子中,输出将会是按年龄从高到低排序的结果:`40 30 25`。 ### 注意事项 - `priority_queue`底层通常采用`vector`作为容器,并利用堆算法维护堆属性。 - 默认情况下,`priority_queue`构造的是最大堆;若要构造最小堆,可通过指定第三个模板参数为`std::greater<>`[^4]。 - 当处理复杂类型的元素时,确保比较逻辑正确无误,以免导致错误的排序结果。 以上方法适用于大多数情况下的需求,能够灵活地适应不同场景下的自定义排序要求。
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