【C++】优先队列priority_queue

本文介绍了优先队列的基本概念及其在C++ STL中的实现方法。详细解释了如何通过不同参数配置来改变优先队列的行为,包括如何使数据越小优先级越高,并提供了自定义优先级的示例代码。

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优先队列是队列的一种,允许用户对队列中存储的元素设置优先级。按照数据的优先级来对队列中的数据进行动态的排序。每次的push和pop操作,队列都会动态的调整。


所以我们无论按照什么顺序push一堆数据,最终在队列里总是top出最大的元素。

1、标准库默认使用元素类型的<操作符来确定他们之间的优先关系。

priority_queue<int> pq;

2、数据越小,优先级越高

priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >pq;
priority_queue 对于基本类型的使用方法相对简单。他的模板声明带有三个参数:
priority_queue<Type, Container, Functional>

其中Type 为数据类型, Container 为保存数据的容器,Functional 为元素比较方式。
Container 必须是用数组实现的容器,比如 vector, deque 但不能用 list.
STL里面默认用的是 vector. 比较方式默认用 operator< , 所以如果你把后面俩个参数缺省的话,
优先队列就是大顶堆,队头元素最大。

3、自定义优先级,重载默认符号,重载默认的 < 符号。

示例:

int main()
{
	const int len = 5;
	int a[len] = {5,10,4,6,3};
	priority_queue<int> pq1;

	for(int i = 0; i < len; i++)
	{
		pq1.push(a[i]);
	}
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		cout<<pq1.top()<<" ";
		pq1.pop();
	}
	cout<<endl;

	priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2;
	for(int i = 0; i < len; i++)
	{
		pq2.push(a[i]);
	}
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		cout<<pq2.top()<<" ";
		pq2.pop();
	}
	cout<<endl;

	priority_queue<node,vector<node>, Compare> pq3;
	node bn[len];
	bn[0].priority = 6; bn[0].value = 1;
	bn[1].priority = 5; bn[1].value = 4;
	bn[2].priority = 8; bn[2].value = 2;
	bn[3].priority = 4; bn[3].value = 5;
	bn[4].priority = 2; bn[4].value = 3;

	for(int i = 0; i < len; i++)
	{
		pq3.push(bn[i]);
	}
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		cout<<pq3.top().priority<<" "<<pq3.top().value<<" "<<endl;
		pq3.pop();
	}
	cout<<endl;

	return 0;
}

运行结果:



<think>好的,用户想了解C++优先队列priority_queue的用法,包括使用方法、示例、语法和解释。我需要根据提供的引用资料来整理回答。 首先,要确定priority_queue的基本用法。根据引用[1],priority_queueC++中需要包含头文件,但引用[4]提到头文件是<queue>,而引用[5]的例子也使用了#include <queue>,所以应该纠正引用[4]中的头文件错误。基本语法是priority_queue<类型, 容器, 比较函数>,默认使用vector作为容器,比较函数默认是less,形成大顶堆。 接下来,自定义比较函数部分。引用[1]和[2]提到可以使用仿函数或decltype来指定比较函数。例如,仿函数需要重载operator(),并且注意比较的逻辑,比如引用[2]中的例子用*a > *b实现小顶堆。同时,引用[3]展示了使用less和greater来创建大顶堆和小顶堆的不同方法。 然后,示例部分。引用[5]提供了基本的示例代码,使用默认的priority_queue,输出是按大顶堆排列。需要补充小顶堆的示例,以及使用自定义比较函数的例子,比如结构体或指针的比较。 需要注意语法中的细节,比如模板参数的位置,使用decltype时需要配合构造函数传递比较函数对象,如引用[1]中的例子。此外,在C++17之后可能可以省略模板参数,但为了兼容性最好明确指定。 用户可能的问题包括如何调整堆的类型、自定义数据结构的比较方法,以及为什么使用仿函数。需要确保回答覆盖这些点,并引用正确的资料。例如,引用[3]解释了大顶堆和小顶堆的不同声明方式,引用[2]展示了指针类型的比较方法。 最后,生成相关问题,可能涉及性能、应用场景或与其他容器的比较。需要确保问题与主题相关,并基于引用内容,比如比较函数的实现方式或优先队列的时间复杂度。 总结回答结构:基本用法、自定义比较函数的三种方法、示例代码、注意事项,然后相关问题。确保每个部分都有对应的引用支持,并正确标注引用标识。</think>### C++priority_queue的用法详解 #### 1. 基本语法与默认行为 优先队列`priority_queue`是C++标准库提供的**堆数据结构**实现,包含在头文件`<queue>`中[^4][^5]。其默认行为为**大顶堆**(降序排列),声明语法为: ```cpp priority_queue<T, Container, Compare> pq; ``` - `T`:元素类型(如`int`、`string`) - `Container`:底层容器(默认`vector<T>`) - `Compare`:比较函数(默认`less<T>`,即大顶堆) 例如,创建整数大顶堆: ```cpp priority_queue<int> pq; // 等价于 priority_queue<int, vector<int>, less<int>> ``` #### 2. 自定义比较函数方法 ##### (1) 使用内置函数对象 通过`greater<T>`创建**小顶堆**(升序排列): ```cpp priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> min_heap; // 小顶堆[^3] ``` ##### (2) 自定义仿函数(推荐) 定义含`operator()`的类,例如处理指针类型: ```cpp class Compare { public: bool operator()(int* a, int* b) { return *a > *b; // 小顶堆比较规则[^2] } }; priority_queue<int*, vector<int*>, Compare> ptr_heap; ``` ##### (3) 使用decltype与lambda表达式(C++11+) 适用于需要动态比较逻辑的场景: ```cpp auto cmp = [](int a, int b) { return a > b; }; priority_queue<int, vector<int>, decltype(cmp)> custom_heap(cmp); // 需传递lambda对象[^1] ``` #### 3. 完整示例代码 ##### 示例1:默认大顶堆 ```cpp #include <iostream> #include <queue> using namespace std; int main() { int arr[] = {3, 1, 4, 1, 5}; priority_queue<int> pq; for (int x : arr) pq.push(x); while (!pq.empty()) { cout << pq.top() << " "; // 输出:5 4 3 1 1 pq.pop(); } return 0; } ``` ##### 示例2:结构体排序 ```cpp struct Node { int value; Node(int v) : value(v) {} }; struct NodeCompare { bool operator()(const Node& a, const Node& b) { return a.value < b.value; // 按value降序排列 } }; priority_queue<Node, vector<Node>, NodeCompare> node_heap; ``` #### 4. 关键注意事项 1. **时间复杂度**:插入(`push`)和删除堆顶(`pop`)操作均为$O(\log n)$,访问堆顶(`top`)为$O(1)$[^3] 2. **元素类型要求**:比较函数需满足**严格弱序**关系 3. **容器选择**:底层容器必须支持随机访问迭代器(如`vector`或`deque`)
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