在priority_queue下对容器、容器适配器的理解和实现

原文地址：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42837885/article/details/99566524

priority_queue

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：

1. 默认情况下priority_queue是大堆。

2. 如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。

3. 有些情况下，用户可能需要提供比较器规则

class Less 
{ 
public:    
	bool operator()(const Date* pLeft, const Date* pRight)    
	{        
		return *pLeft < *pRight;    
	} 
};

void TestPriorityQueue()
{
priority_queue<Date, vector<Date>, Less> q;
q.push(&Date(2019, 8, 14));
q.push(&Date(2019, 8, 15));
q.push(&Date(2019, 8, 16));
cout << *q.top() << endl;
return 0;
}

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为什么将stack、queue和priority_queue称作为容器适配器？

• 虽然stack、queue、priority_queue中也可以存放元素，但在STL中并没有将其划分在容器的行列，而是将 其称为容器适配器，这是因为每个容器在底层都有自己的实现方式，而stack、queue、priority_queue只是 在底层将其他容器进行了封装。

什么是适配器？

• 适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)，该中模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

priority_queue的模拟实现

template<class T,class Sequence=vector<T>,class Compare=less<T>>
class priority_queue
{
public:
	priority_queue()
		:_seq()
	{}
	template<class InputIt>
	priority_queue(InputIt start, InputIt last)
		:_seq(start,last)
	{
		int parent = (_seq.size() - 2) >> 1;
		while (parent >= 0)
		{
			makeDown(parent);
			parent--;
		}
	}
	void push(const T& x)
	{
		_seq.push_back(x);
		makeUp(_seq.size() - 1);
	}
	void pop()
	{
		if (empty())
			return;
		swap(_seq.front(),_seq.back());
		_seq.pop_back();
		makeDown(0);
	}
	bool empty()const
	{
		return _seq.empty();
	}
	const T& top()const
	{
		return _seq.front();
	}
	size_t size()const
	{
		return _seq.size();
	}
private:
	void makeUp(int child)
	{
		int parent = (child - 1) >> 1;
		while (child)
		{
			if (_com(_seq[parent], _seq[child]))
			{
				swap(_seq[parent], _seq[child]);
				child = parent;
				parent = (child - 1) >> 1;
			}
			else
				return;
		}
	}
	void makeDown(int parent)
	{
		int child = parent * 2 + 1;
		while (child < _seq.size())
		{
			if (child + 1 < _seq.size() && _com(_seq[child], _seq[child + 1]))
				++child;
			if (_com(_seq[parent], _seq[child]))
			{
				swap(_seq[parent], _seq[child]);
				parent = child;
				child = parent * 2 + 1;
			}
			else
				break;
		}
	}
	Sequence _seq;
	Compare _com;
};
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为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

stack是一种后进先出的特殊线性数据结构，因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构，都可以作为stack的底层容器，比如vector和list都可以；queue是先进先出的特殊线性数据结构，只要具有 push_back和pop_front操作的线性结构，都可以作为queue的底层容器，比如list。但是STL中对stack和 queue默认选择deque作为其底层容器，主要是因为：

1. stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器)，只需要在固定的一端或者两端进行操作。
2. 在stack中元素增长时，deque比vector的效率高；queue中的元素增长时，deque不仅效率高，而且内存使用率高。