队列与优先队列

最新推荐文章于 2024-08-10 18:16:05 发布

FK103

最新推荐文章于 2024-08-10 18:16:05 发布

阅读量558

点赞数 1

分类专栏： ACM 文章标签：台州1335 营救天使

ACM 专栏收录该内容

19 篇文章

订阅专栏

本文探讨了优先队列在广度优先搜索算法中的应用，通过实例展示了如何利用优先队列优化搜索过程，提高算法效率。具体介绍了优先队列的基本概念、优先级构造方法以及在广度优先搜索中的实际应用，包括结构体自定义优先级和使用STL头文件的方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

优先队列：顾名思义，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。

使用优先队列，首先要包函STL头文件"queue"，

以一个例子来解释吧(呃，写完才发现，这个代码包函了几乎所有我们要用到的用法，仔细看看吧)：

#include<stdio.h>

#include<functional>

#include<queue>

#include<vector>

using namespace std;

//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级1

struct cmp1{

    bool operator ()(int &a,int &b){

        return a>b;//最小值优先

};

struct cmp2{

    bool operator ()(int &a,int &b){

        return a<b;//最大值优先

};

//定义结构，使用运算符重载,自定义优先级2

struct number1{

    int x;

    friend bool operator < (number1 n1,number1 n2)  {

        return n1.x>n2.x;//最小值优先

};

struct number2{

    int x;

    friend bool operator < (number2 n1,number2 n2)  {

        return n1.x<n2.x;//最小值优先

};

int a[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};

number1 num1[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};

number2 num2[]={14,10,56,7,83,22,36,91,3,47,72,0};

int main()

{   priority_queue<int>que;//采用默认优先级构造队列

    priority_queue<int,vector<int>,cmp1>que1;//最小值优先

    priority_queue<int,vector<int>,cmp2>que2;//最大值优先

    priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >que3;//注意“>>”会被认为错误，

                                                      //这是右移运算符，所以这里用空格号隔开

    priority_queue<int,vector<int>,less<int> >que4;////最大值优先

    priority_queue<number1>que5;

    priority_queue<number2>que6;

    int i;

    for(i=0;a[i];i++){

        que.push(a[i]);

        que1.push(a[i]);

        que2.push(a[i]);

        que3.push(a[i]);

        que4.push(a[i]);

    for(i=0;num1[i].x;i++)

        que5.push(num1[i]);

    for(i=0;num2[i].x;i++)

        que6.push(num2[i]);

    printf("采用默认优先关系:\n(priority_queue<int>que;)\n");

    printf("Queue 0:\n");

    while(!que.empty()){

        printf("%3d",que.top());

        que.pop();

    puts("");

    puts("");

    printf("采用结构体自定义优先级方式一:\n(priority_queue<int,vector<int>,cmp>que;)\n");

    printf("Queue 1:\n");

    while(!que1.empty()){

        printf("%3d",que1.top());

        que1.pop();

    puts("");

    printf("Queue 2:\n");

    while(!que2.empty()){

        printf("%3d",que2.top());

        que2.pop();

    puts("");

    puts("");

    printf("采用头文件\"functional\"内定义优先级:\n(priority_queue<int,vector<int>,greater<int>/less<int> >que;)\n");

    printf("Queue 3:\n");

    while(!que3.empty()){

        printf("%3d",que3.top());

        que3.pop();

    puts("");

    printf("Queue 4:\n");

    while(!que4.empty()){

        printf("%3d",que4.top());

        que4.pop();

    puts("");

    puts("");

    printf("采用结构体自定义优先级方式二:\n(priority_queue<number>que)\n");

    printf("Queue 5:\n");

    while(!que5.empty()){

        printf("%3d",que5.top());

        que5.pop();

    puts("");

    printf("Queue 6:\n");

    while(!que6.empty()){

        printf("%3d",que6.top());

        que6.pop();

    puts("");

    return 0;

好了，如果你仔细看完了上面的代码，那么你就可以基本使用优先队列了，下面给出一些我做题中有过的一些应用，希望能给大家带来一些启示~

1、先来一个我们最近做的题吧，http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1242

题意：某人被关在囚笼里等待朋友解救，问能否解救成功，最少需要多少时间~

具体：可同时有几个朋友，每走一格消耗一分钟的时间 ，地图上还存在着卫兵，卫兵可以解决掉，但是要另外花费一分钟~

分析：从“a”出发，此题可以用回溯法进行深搜，但那样做的话，效率还是不能让人满意，但是广搜的话，由于入队后每次出队时，根据地

图情况的不同，出队元素所记忆的时间并不是层次递增的，因此使用简单广搜的话，同样需要全部搜索才能找到正确答案。有没有一种方法能让某一步因为遇到士兵而多花时间的结点在队列中向后推迟一层出队呢？答案是肯定的，在这里我们可以用优先队列来实现，总体思想上是，根据时间进行优先性选择，每次都要出队当前队列元素中记录时间最少的出队，而入队处理时，我们可以按顺序对四个方向上的各种情况按正常处理入队就行了，出队顺序由优先队列根据预设优先性自动控制。这样，我们就可以从“a”进行基于优先队列的范围搜索了，并且在第一次抵达有朋友的位置时得到正确结果~具体实现代码：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <queue>

using namespace std;

char map[205][205];

int n,m;

int A[4][2]=

  {1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}

};

struct point

    int x,y,s;

    friend bool operator<(point p1,point p2)

        return p1.s>p2.s;//优先性

}P;

int bfs()

    int i;

   priority_queue<point> Q;

   Q.push(P);

   point cur,nex;

   while(!Q.empty())

       cur=Q.top();

       Q.pop();

       for(i=0;i<4;i++)

           nex.x=cur.x+A[i][0];

           nex.y=cur.y+A[i][1];

           if(nex.x>=0&&nex.x<n&&nex.y>=0&&nex.y<m&&map[nex.x][nex.y]!='#')

               if(map[nex.x][nex.y]=='a') return cur.s+1;

               if(map[nex.x][nex.y]=='x')

                   map[nex.x][nex.y]='#';

                   nex.s=cur.s+2;

                   Q.push(nex);

               if(map[nex.x][nex.y]=='.')

                map[nex.x][nex.y]='#';

                   nex.s=cur.s+1;

                   Q.push(nex);

   return -1;

int main()

    int i,j;

    while(~scanf("%d %d",&n,&m))

    for(i=0;i<n;i++)

        scanf("%s",map[i]);

    for(i=0;i<n;i++)

        for(j=0;j<m;j++)

        if(map[i][j]=='r')

           P.x=i;

           P.y=j;

           P.s=0;

           map[i][j]='#';

    int ans=bfs();

    if(ans==-1) printf("Poor ANGEL has to stay in the prison all his life.\n");

    else printf("%d\n",ans);

    return 0;