STL算法与数据结构---堆有关操作以及优先队列

STL算法与数据结构—堆有关操作以及优先队列

本文将STL中的堆有关算法，做了些整理，以及扒出了它的源代码（去除了许多不必要的版本控制代码），并简单的注释了他们的大概运行过程。除示例代码以外，其余代码，均可以在GNU7.2.0中找到。

堆操作汇总

Heap operations,Defined in header <algorithm>
is_heap(C++11)	checks if the given range is a max heap (function template)
is_heap_until(C++11)	finds the largest subrange that is a max heap (function template)
make_heap	creates a max heap out of a range of elements (function template)
push_heap	adds an element to a max heap (function template)
pop_heap	removes the largest element from a max heap (function template)
sort_heap	turns a max heap into a range of elements sorted in ascending order (function template)

is_heap_until()(C++11)

先介绍这个函数，因为之后的函数有调用它。如前表所述，这个函数返回满足堆性质的最大子范围（从传入的first开始的范围），并且返回一个迭代器（first到这个迭代器是一个堆，左闭右开区间）。

主要有两个函数原型,一个是不带比较仿函数的，另一个是需要自定义比较仿函数的。另外他们都需要传入随机访问迭代器。并且他们的输出是随机访问迭代器。

template<typename _RandomAccessIterator>
_RandomAccessIterator is_heap_until(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last);

 template<typename _RandomAccessIterator, typename _Compare>
_RandomAccessIterator is_heap_until(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last,_Compare __comp)

具体实现：

//定义于stl_heap.h
//为了方便理解，把concept requirements那部分代码删去

//返回类型是随机访问迭代器
template<typename _RandomAccessIterator> 
inline _RandomAccessIterator is_heap_until(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last)
{
    //这里在定义一个仿函数，就是一个比较函数，访问迭代器元素并比较大小，其实现见之后代码
    __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter __comp;
    //返回的是_first+最大堆长度，调用了__is_heap_until来返回最大堆长度
    return __first + 
        std::__is_heap_until(__first, std::distance(__first, __last), __comp);
}


template<typename _RandomAccessIterator, typename _Compare>
inline _RandomAccessIterator is_heap_until(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last,_Compare __comp)
{
    //重命名_Compare,__decltype(__comp)返回了_comp的类型
    typedef __decltype(__comp) _Cmp;
    //定义比较仿函数
    __gnu_cxx::__ops::_Iter_comp_iter<_Cmp> __cmp(_GLIBCXX_MOVE(__comp));
    //返回的是_first+最大堆长度，调用了__is_heap_until来返回最大堆长度
    //distance是STL中计算两个迭代器的长度函数（左闭右开）。
    return __first + std::__is_heap_until(__first, std::distance(__first, __last), __cmp);
}

//_it1的元素如若小于_it2的元素，则返回true,结合__is_heap_until的实现，可知默认在判断是否为大根堆
struct _Iter_less_iter
{
    template<typename _Iterator1, typename _Iterator2>
    bool operator()(_Iterator1 __it1, _Iterator2 __it2) const
    { return *__it1 < *__it2; }
};

//来看看__is_heap_until的实现
template<typename _RandomAccessIterator, typename _Distance,typename _Compare>
_Distance __is_heap_until(_RandomAccessIterator __first, _Distance __n,_Compare& __comp)
{
    //从第一个元素开始验证
    _Distance __parent = 0;
    for (_Distance __child = 1; __child < __n; ++__child)
    {
        //判断父节点与子节点是否满足堆的性质,不满足则返回当前长度
        if (__comp(__first + __parent, __first + __child))
            return __child;
        //如为偶数，__parent往后遍历，为偶数时，验证完两个孩子了，所以该往后遍历了
        if ((__child & 1) == 0)