优先队列(c++)

本文通过一个实例展示了如何利用C++中的优先队列(priority_queue)解决寻找第1500个丑数的问题。丑数是指仅能被2,3,5这三个质数整除的正整数。通过维护一个优先队列,每次取出最小的丑数并生成其2,3,5的倍数,避免重复,最终找到第1500个丑数,结果为859963392。

优先队列(c++)

优先队列是一种抽象数据类型,与队列不同的是,它先出的是优先级最大的数.

优先队列在头文件里,priority_queue<int> pq;用来定义一个优先队列,此时表示的是越大的数优先级越大.

对于一些常见的优先队列,例如越小的数优先级越大,我们可以用priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > pq;来定义.

如下面一个例题:

*丑数是指不能被2,3,5以外的其他素数整除的数,把丑数从小到大排列起来,结果入下:

1,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15…

求第1500个丑数

*分析:由题意可知,丑数除了1以外都是能被2,3,5除的,对任意x,2x,3x,5x都是丑数,所以我们可以用优先队列求解(不一定是最好方法)只需每次取出最小的丑数,乘2,3,5来得到3个新的丑数,用优先队列来保存,保存过程中去掉重复即可.

*代码如下:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <set>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int coeff[3] = {2,3,5};

int main()
{
    priority_queue<LL, vector<LL>, greater<LL> > pq;//用来表示以越小的整数优先级越大
    set<LL> s;
    pq.push(1);
    s.insert(1);
    for(int i=1;i<2000;i++)
    {
        LL x=pq.top();//此时会返回优先级最大的数
        pq.pop();//弹出该数
        if(i==1500)
          {
              cout << x <<endl;
              break;
          }
        for(int j=0;j<3;j++)
        {
            LL x2 = x*coeff[j];
            if(!s.count(x2))//是否出现过相同的数
            {
                s.insert(x2);
                pq.push(x2);
            }
        }
    }
    return 0;
}

*结果为859963392.

### 如何在 C++ 中用指针声明优先队列C++ 中,`std::priority_queue` 是标准库提供的一种容器适配器,默认用于存储对象而非指针。如果希望使用指针作为 `std::priority_queue` 的元素,则需要显式定义比较函数或仿函数以控制优先级逻辑。 以下是基于指针的优先队列声明方法及其注意事项: #### 使用自定义比较器 当使用指针时,通常需要通过重载 `<` 运算符或者传递一个自定义的比较器来指定优先级顺序。下面是一个示例代码片段,展示如何创建指向整数类型的最小堆优先队列[^4]: ```cpp #include <queue> #include <vector> #include <functional> struct Compare { bool operator()(const int* a, const int* b) const { return *a > *b; // 小于号表示最大堆,大于号表示最小堆 } }; int main() { std::priority_queue<int*, std::vector<int*>, Compare> pq; int x = 10; int y = 20; int z = 5; pq.push(&x); pq.push(&y); pq.push(&z); while (!pq.empty()) { printf("%d ", *(pq.top())); pq.pop(); } return 0; } ``` 在此例子中,我们定义了一个名为 `Compare` 的结构体,该结构体重写了 `operator()` 方法以便能够按照数值大小对指针进行排序。注意这里使用的逻辑是反向的——为了构建一个小顶堆(即每次弹出的是当前集合中的最小值),我们需要让较大的元素具有更高的优先级。 #### 关键点解析 - **默认行为**: 如果不提供第三个模板参数 (即比较器),则会假设底层类型支持直接比较操作,并按降序排列形成大根堆。 - **动态内存管理**: 当处理涉及裸指针的数据结构时要格外小心,因为这可能引发悬垂指针等问题。建议尽可能采用智能指针如 `std::unique_ptr` 或者 `std::shared_ptr` 来代替原始指针[^1]。 #### nullptr 处理 另外,在某些情况下可能会遇到含有空指针 (`nullptr`) 的情况。由于无法解引用 `nullptr` 而不会抛异常,因此应在比较之前先排除这些特殊情况[^2]: ```cpp bool operator()(const int* a, const int* b) const { if(a == nullptr && b != nullptr){ return true; }else if(b == nullptr && a != nullptr){ return false; }else{ return (*a > *b); } } ``` 上述修改确保即使存在 `nullptr` 值也不会导致程序崩溃。
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