C++---priority_queue和仿函数

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priority_queue和仿函数

1. priority_queue（优先级队列）
2. 仿函数

1. priority_queue（优先级队列）

但是可以很明确的说，虽然他叫优先级队列，但是它并不满足队列的特性，先进先出（FIFO）

1.1 priority_queue的介绍

优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。
优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部。
底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：

empty()：检测容器是否为空
size()：返回容器中有效元素个数
front()：返回容器中第一个元素的引用
push_back()：在容器尾部插入元素
pop_back()：删除容器尾部元素

标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类，则使用vector。（deque的随机访问数据还是相对麻烦）
需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

1.2 priority_queue的使用

优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。注意：默认情况下priority_queue是大堆。
在这里插入图片描述

1.3 priority_queue的模拟实现

#pragma once
#include<assert.h>

template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)const
	{
		return x < y;
	}
};

template<class T>
class Greater
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)const
	{
		return x > y;
	}
};

namespace wzy
{
	//默认的情况下，优先级队列是一个大堆
	//这个使我们自己定义的，但是在标准库里面，大堆传的是Less，小堆传的是Greater
	template<class T, class Container = vector<T>,class Compare = Greater<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		//priority_queue() 
		//{}
		//只要你写了一个构造函数，那么编译器就不在默认生成其余的了，所以必须要自己补上
		//但是这个补上的构造函数并不是什么都没有干，对于我们所自己定义的自定义类型，他会在开始的时候自动调用构造函数初始化
		priority_queue() = default; //C++11中的关键字     强制的让编译器在给你生成一个默认的构造函数

		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first,last)
		{
			//从第一个非叶子结点处开始调整
			//从下往上建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
			{
				AdjustDown(i);
			}

			//从上往下建堆
			//for (int i = 1; i < _con.size(); ++i)
			//{
			//	AdjustUp(i);
			//}
		}
		//因为此时在类里面，所以默认就可以访问到它的成员变量，所以只需要传一个参数
		void AdjustUp(int child)
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0) //由于上面计算公式的原因，当你的孩子为0的时候，parent也为0，已经终止了
				//在粗暴简单点理解：当你child结点为1的时候，parent结点刚好是0，此时还是有父节点的，但是你的child结点一旦小于1的时候
				//直接的，parent就找不到了。
			{
				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[child] , _con[parent]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			//此时的堆就不在满足大堆的兴致了，所以需要向上调整，来保持大堆的特性，孩子结点都要比父亲结点小
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			Compare com;
			size_t child = parent * 2 + 1;
			//有左孩子，右孩子可能不存在
			while (child < _con.size())
			{
				//首先找出左右孩子中较大的哪一个
				//如果你不加child+1<_con.size()这句判断语句，那么你会发现后面的_con[child+1]是一个[]，里面有断言，如果一旦越界，直接崩
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child + 1] , _con[child]))

				{
					++child;
				}
				//然后再从较大的孩子和父亲结点的进行比较
				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[child] , _con[parent]))

				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void pop()
		{
			assert(size() > 0);
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}

		const T& top()const
		{
			return _con[0];
		}

		size_t size()const
		{
			return _con.size();
		}

		bool empty()const
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};
}

2. 仿函数

仿函数是一个类，在这个类中，重载了operator(),所以这个类实例化出的对象可以像函数一样去使用！

template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(const T& x, const T& y)const
	{
		return x < y;
	}
};


int main()
{
	Less<int> less;
	less(1, 2);
}